AVALIAÇÃO DE SOLUÇÕES DE REFORÇO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO COM SIMULADOR DE TRÁFEGO NA RODOVIA RIO TERESÓPOLIS. Marcos Antonio Fritzen

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1 AVALIAÇÃO DE SOLUÇÕES DE REFORÇO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO COM SIMULADOR DE TRÁFEGO NA RODOVIA RIO TERESÓPOLIS Marcos Antonio Fritzen TESE SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAÇÃO DOS PROGRAMAS DE PÓS-GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM CIÊNCIAS EM ENGENHARIA CIVIL. Aprovada por: Profª Laura Maria Goretti da Motta, D.Sc. Prof. Jacques de Medina, L.D. Prof. Salomão Pinto, D.Sc. Prof. Jorge Augusto Pereira Ceratti, D.Sc. Prof. Fernando José Pugliero Gonçalves, D.Sc. RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL JUNHO DE 2005

2 FRITZEN, MARCOS ANTONIO Avaliação de Soluções de Reforço de Pavimentos Asfálticos com Simulador de Tráfego na Rodovia Rio Teresópolis [Rio de Janeiro] 2005 XXII, 291 p. 29,7 cm (COPPE/UFRJ, M.Sc., Engenharia Civil, 2005) Tese - Universidade Federal do Rio de Janeiro, COPPE 1. Trechos Experimentais 2. Ensaios Acelerados 3. Interpretação dos Resultados Acelerados I. COPPE/UFRJ II. Título (série) ii

3 Dedico este trabalho aos meus pais, Antonio e Nelci, e ao meu irmão Luciano que lutaram com dificuldades para que eu pudesse ter uma das maiores heranças que se pode ter: o estudo. iii

4 AGRADECIMENTOS Aos meus pais, Antonio e Nelci, agradecendo a Deus por ser seu filho. E ao meu irmão pelo apoio, amizade e confiaça em mim depositada. À magnífica professora Laura Motta, cujo incentivo, carinho, compreensão, orientação e paciência, fez-me cada vez mais entender o verdadeiro sentido das palavras amizade e humildade. Professora Laura, muito obrigado pela paciência e atenção durante os momentos de desânimo e cansaço durante este trabalho. Ao professor Jacques de Medina pela sua infinita vontade de sempre transmitir o seu conhecimento. Um homem simples, humilde, e amigo. Professor Medina, fica aqui a munha eterna admiração pela sua carisma. E também agradecer pelas aulas particulares durante nossas viagens. A minha namorada Mariluce pelo apoio, carinho e compreeensão durante esse período onde muitas vezes não estive presente dando o apoio e o carinho necessario que ela merece. Ao professor Salomão Pinto pelo apoio e incentivo durante a realização deste estudo, sempre de forma cordial e muito prestativa e pela participação na banca. Ao professor Jorge Ceratti pelo apoio e ajuda sempre prestativa durante o desenvolvimento deste trabalho, e participação na banca. Ao Professor Fernando Pugliero pelo apoio e participação na banca Aos amigos e colaboradores Emanuele Cifali e Silvana Cifali pelo apoio, amizade e oportunidade da realização deste trabalho, também a toda equipe de funcionários da Simular que de uma maneira ou outra colaboraram para a realização deste trabalho, em especial ao Nides e o Luciano. Ao grande amigo e colaborador Celso Ramos pela amizade, apoio e carinho depositado em mim antes durante e depois da realização deste estudo. Também ao amigo Hélio Farah pelo seu grande conhecimento repassado a mim durante visitas realizadas no experimento. iv

5 Ao grande amigo e colaborador deste trabalho Cláudio Albernaz, pelo apoio, amizade, e pelas aulas particulares via , também pelo carinho e atenção. Ao meu amigo e sócio Rodrigo Muller pelo apoio, amizade e paciência durante a realização deste trabalho. À família Biazus em especial ao Sr Vitor, dona Lora, ao Hugo, Paulinho e a grande Nessa, por me receber durante 9 meses em sua casa sempre com muito carinho e amizade. Aos professores e funcionários da COPPE/UFRJ, pela dedicação que me foi depositada e também pelo privilégio de conhecer pessoas que dedicam suas vidas em prol de um país melhor. Em especial ao Álvaro Dallê, Ricardo Gil, Ana Maria, Marcos (Bororó), França, Carlinhos, Serginho, Max pelo apoio e incentivo nos momentos alegres que compartilhamos durante nosso convívio nos laboratórios da COPPE. À toda equipe da Huesker em especial aos grandes amigos e colegas Guillermo Montestruque e Flávio Montez pelo apoio, amizade e espírito de pesquisadores. Também a equipe da Geomaks representante da Huesker no Rio de Janeiro em especial a Maria Francisca e ao Gerson pela amizade e apoio antes durante e depois da realização deste estudo. A BR Distribuidora pelo apoio e parceria na realização deste trabalho, em especial ao Fabrício Mourão, Eloir Tonial À equipe da ABCP pela realização dos ensaios em laboratório, em especial ao Eduardo D Avila pela amizade, apoio e parceria na realização deste trabalho. À capes pelo apoio financeiro A equipe da CRT pela oportunidade de realizar este trabalho. Obrigado a todos que de uma maneira ou outra me ajudaram nesta caminhada e desculpe qualquer caso de omissão. E finalmente, externo meus sisceros agradecimentos àqueles que contribuíram para realização deste trabalho, independentemente da magnitude da ajuda. v

6 Resumo da Tese apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Mestre em Ciências (M.Sc.) AVALIAÇÃO DE SOLUÇÕES DE REFORÇO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO COM SIMULADOR DE TRÁFEGO NA RODOVIA RIO TERESÓPOLIS. Marcos Antonio Fritzen Junho/2005 Orientadora: Laura Maria Goretti da Motta Programa: Engenharia Civil Um dos maiores problemas na engenharia rodoviária é estimar de forma satisfatória a vida útil de pavimentos novos ou restauração rodoviária. Atualmente são realizados testes de laboratórios, em escala reduzida, mas geralmente não são adequados para a reprodução do desempenho de pavimentos especialmente os já deteriorados. O problema da escala do experimento pode ser solucionado pela utilização de seções teste em pavimentos reais ou pistas experimentais através de ensaios acelerados. O principal objetivo dos ensaios acelerados é reproduzir, em um curto espaço de tempo, a deterioração que irá ocorrer num pavimento ao longo do seu período de projeto. A utilização de simuladores de tráfego para a realização de ensaios acelerados é uma ferramenta de análise do comportamento dos pavimentos e testes de novos materiais. Este trabalho relata a construção de quatro trechos experimentais, na Rodovia Rio Teresópolis, com soluções diferentes que foram testadas através de ensaios acelerados com a utilização do simulador de tráfego móvel HVS. Concluiu-se que as três soluções que empregaram fresagem de parte do revestimento e aplicação de concreto asfáltico convencional, concreto asfáltico com geogrelha e concreto asfáltico com asfalto borracha resistiram ao número de repetições do eixo padrão rodoviário, N, iguais a 3,6x 10 6, 4,1x 10 6 e 3,8x 10 6 respectivamente. O quarto trecho, que usou concreto rolado na base e concreto asfáltico após 4,7x 10 6 ciclos não havia rompido, mas o Simulador foi retirado, não se concluindo o experimento. vi

7 Abstract of Thesis presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science (M.Sc.) EVALUATION OF SOLUTIONS FOR ASPHALT PAVEMENT REINFORCEMENT USING A TRAFFIC SIMULATOR A HIGHWAY RIO - TERESÓPOLIS Marcos Antonio Fritzen June/2005 Advisor: Laura Maria Goretti da Motta Department: Civil Engineering It is difficult to make a good estimation of pavement life, either new pavement on rehabilitated pavement. Small scale laboratory testing are not adequate to reproduce pavement behavior, especially in service pavements. These restriction may be overcomed in experimental road sections under accelerated load applications. They intended to reproduce in a shorter length of time the degradation by traffic that would occur along the pavement life. This work reports the testing of four experimental sections built in the highway Rio - Teresópolis, representing possible solutions for pavement reinforcement. A heavy vehicle simulator HVS manufactured in Brazil was used. Milling of surface layer was made. Solutions adopted were: a conventional asphalt concrete, same but including a geogrid, an asphalt - rubber concrete mixture, and a new base layer with compacted cement concrete mix with an asphalt concrete surfacing. The number of repetition carried out at four sections were: 3,6 x 10 6, 4,1 x 10 6, 3,8 x 10 6, and 4,7 x 10 6 ; the twin wheels carried 4,0 tons. These number of repetitions were attained when the cracked area reached 40% for the first three sections. The experiment was stopped before attain rupture of the fourth section. vii

8 ÍNDICE 1 CAPÍTULO... 1 INTRODUÇÃO 1 2 CAPÍTULO... 3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA PROCEDIMENTOS UTILIZADOS PARA PREVER O COMPORTAMENTO DOS PAVIMENTOS ENSAIOS DE LABORATÓRIO SIMULADORES DE TRÁFEGO ACOMPANHAMENTO SISTEMÁTICO DE TRECHOS REAIS SIMULADORES DE PEQUENO PORTE OU DE LABORATÓRIO SIMULADOR DE TRÁFEGO DA USP LCPC (LABORATÓIRE CENTRAL DES PONTS ET CHAUSÉES) ANALISADOR DE PAVIMENTO ASFÁLTICO APA SIMULADORES DE TRÁFEGO DE GRANDE PORTE DADOS TÉCNICOS E OPERACIONAIS DO SIMULADOR DE TRÁFEGO CIRCULAR DO IPR/DNER DE GRANDE PORTE TRABALHOS REALIZADOS COM O SIMULADOR CIRCULAR DO IPR/DNER SIMULADOR DE TRÁFEGO DE MÉDIO PORTE DESENVOLVIMENTO DO EQUIPAMENTO SIMULADOR DE TRÁFEGO DA UFRGS E DO DAER/RS TRABALHOS REALIZADOS COM A UTILIZAÇÃO DO SIMULADOR DE TRÁFEGO DA UFRGS DAER/RS SIMULADOR DE TRÁFEGO MÓVEL HVS - SIMULAR ESTUDOS JÁ REALIZADOS COM O SIMULADOR MÓVEL SIMULAR INSTRUMENTAÇÃO EM PISTAS EXPERIMENTAIS 44 viii

9 2.7 PROJETO DE MISTURAS ASFÁLTICAS DESEMPENHO DOS PAVIMENTOS MODELOS DE PREVISÃO DE DESEMPENHO FADIGA DAS MISTURAS ASFÁLTICAS REFLEXÃO DE TRINCAS EM REVESTIMENTOS ASFÁLTICOS 55 3 CAPÍTULO BREVE HISTÓRICO DA RODOVIA RIO TERESÓPOLIS - ALÉM PARAÍBA (BR-116/RJ) PRINCIPAIS OBRAS REALIZADAS PELA CONCESSIONÁRIA RIO TERESÓPOLIS CRT O QUE MOTIVOU A CRT A FAZER ESTE ESTUDO? INFORMAÇÕES PRELIMINARES FORNECIDAS PELA CRT À COPPE/UFRJ TIPOS DE MATERIAIS EXISTENTES NO TRECHO EXPERIMENTAL RESULTADOS DOS CORPOS-DE-PROVA EXTRAÍDOS NA PISTA EXPERIMENTAL ANTES DA RECONSTRUÇÃO DOS TRECHOS MÓDULO DE RESILIÊNCIA DOS MATERIAIS COLETADOS NO TRECHO EXPERIMENTAL RETROÁNALISE DAS BACIAS DE DEFLEXÃO DO TRECHO ESTUDADO RETROANÁLISE DAS DEFLEXÕES MEDIDAS COM VIGA BENKELMAN COM UTILIZAÇÃO DO RETRAN -5L AVALIAÇÃO OBJETIVA DA SUPERFÍCIE DO PAVIMENTO VOLUME DE TRÁFEGO DA BR-116/RJ CONSIDERAÇÕES FINAIS 88 4 CAPÍTULO INTRODUÇÃO 91 ix

10 4.2 ESTUDO DOS MATERIAIS PARA AS MISTURAS ASFÁLTICAS NOVAS CAP 40 E DOPE UTILIZADO NOS SUBTRECHOS EXPERIMENTAIS 1, 2 E DESCRIÇÃO DOS SUBTRECHOS EXPERIMENTAIS PRIMEIRO TRECHO EXPERIMENTAL SEGUNDO TRECHO EXPERIMENTAL TERCEIRO TRECHO EXPERIMENTAL QUARTO TRECHO EXPERIMENTAL CAPÍTULO INTRODUÇÃO PRIMEIRO TRECHO EXPERIMENTAL DENSIDADE APARENTE DA MISTURA ASFALTICA DE CORPOS- DE-PROVA MOLDADOS EM LABORATÓRIO E EXTRAÍDOS DA PISTA EXPERIMENTAL MÓDULO DE RESILIÊNCIA E RESISTÊNCIA À TRAÇÃO DAS MISTURAS ASFÁLTICAS MOLDADAS EM LABORATÓRIO E IN SITU DEFLEXÕES MEDIDAS COM AS VIGAS BENKELMAN CONVENCIONAL E ELETRÔNICA DA COPPE E COM O FWD ENSAIO DE FADIGA POR COMPRESSÃO DIAMETRAL FATORES DE EQUIVALÊNCIA DE CARGA ENSAIOS DE PERMEABILIDADE, MANCHA DE AREIA E ADERÊNCIA NO PRIMEIRO TRECHO EXPERIMENTAL SEGUNDO TRECHO EXPERIMENTAL DENSIDADE APARENTE E EFETIVA DOS CORPOS-DE-PROVA EXTRAÍDOS DO SEGUNDO TRECHO EXPERIMENTAL MÓDULO DE RESILIÊNCIA E RESISTÊNCIA À TRAÇÃO DOS CORPOS-DE-PROVA EXTRAÍDOS IN SITU DEFLEXÕES MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN, VIGA BENKELMAN ELETRÔNICA DA COPPE E O FWD. 157 x

11 5.3.4 ENSAIO DE FADIGA POR COMPRESSÃO DIAMETRAL FATORES DE EQUIVALÊNCIA DE CARGA RESULTADOS DE PERMEABILIDADE, MANCHA DE AREIA E ADERÊNCIA DETERMINADOS NO SEGUNDO TRECHO EXPERIMENTAL TERCEIRO TRECHO EXPERIMENTAL MÓDULO DE RESILIÊNCIA E RESISTÊNCIA À TRAÇÃO DA MISTURA ASFÁLTICA MOLDADA EM LABORATÓRIO E EXTRAÍDA IN SITU DEFLEXÕES MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN CONVENCIONAL, VIGA BENKELMAN ELETRÔNICA DA COPPE E O FWD ENSAIO DE FADIGA POR COMPRESSÃO DIAMETRAL FATORES DE EQUIVALÊNCIA DE CARGA RESULTADOS DE PERMEABILIDADE, MANCHA DE AREIA E ADERÊNCIA DETERMINADO NO TERCEIRO TRECHO EXPERIMENTAL QUARTO TRECHO EXPERIMENTAL COMPARAÇÃO DOS RESULTADOS ENCONTRADOS NOS TRECHOS EXPERIMENTAIS RESULTADOS DAS DEFLEXÕES MÁXIMAS MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN COM CARGA DE 8,2tf CORRESPONDENTE AO EIXO PADRÃO RESULTADOS DOS MÓDULOS DE RESILIÊNCIA E RESISTÊNCIA À TRAÇÃO DOS CORPOS-DE-PROVA MOLDADOS EM LABORATÓRIO E OS EXTRAÍDOS DOS TRECHOS EXPERIMENTAIS RESULTADOS DOS ENSAIOS DE MANCHA DE AREIA E DE ADERÊNCIA COM PÊNDULO BRITÂNICO OBTIDOS NOS TRECHOS EXPERIMENTAIS CUIDADOS A SEREM OBSERVADOS NA HORA DE DESLOCAMENTO DO SIMULADOR PARA OUTRO LOCAL BREVE ANÁLISE DE CUSTOS 201 xi

12 6 CAPÍTULO REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS xii

13 ÍNDICE DE FIGURAS FIGURA 2.1 SIMULADOR DE TRÁFEGO TIPO LPC DA USP/SP FIGURA 2.2 ANALISADOR DE PAVIMENTO ASFÁLTICO CENPES/PETROBRAS FIGURA 2.3 APA COM RODAS DE AÇO PARA ENSAIOS DE TRINCAMENTO POR FADIGA FIGURA 2.4 CARACTERÍSTICAS GERAIS DA PISTA CIRCULAR EXPERIMENTAL DO IPR/DNER (SILVA, 2001) FIGURA 2.5 DETALHES BRAÇOS DO TREM DE PROVA TP, IPR/DNER (SILVA, 2001) FIGURA 2.6 VISTA SUPERIOR DA PISTA CIRCULAR EXPERIMENTAL DO IPR /DNER 25 FIGURA SIMULADOR DE TRÁFEGO DA UFRGS DAER/RS SOBRE UMA PISTA DE TESTE (FOTO: LAURA MOTTA) FIGURA DESLOCAMENTO DO SIMULADOR DE TRÁFEGO DA SIMULAR FIGURA SISTEMA DE GUIAMENTO DO RODADO FIGURA SISTEMA DE APLICAÇÃO DE CARGAS ATRAVÉS DE UM CILINDRO HIDRÁULICO FIGURA SISTEMA DE DESLOCAMENTO TRANSVERSAL FIGURA SISTEMA DE AMORTECIMENTO DO TREM-DE-PROVA FIGURA MOTOR INDUTIVO TIPO GAIOLA DE 60 HP FIGURA SENSORES INDUTIVOS FIGURA SISTEMA DE RODADO FIGURA SISTEMA DE CONTROLE DO SIMULADOR DE TRÁFEGO MÓVEL DA SIMULAR FIGURA SISTEMA DE SEGURANÇA INSTALADOS NAS LATERAIS DO SIMULADOR 42 FIGURA BACIAS DE DEFLEXÕES MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN, PISTA DA DIREITA ENTRE OS KM 111 A 112, SENTIDO RIO TERESÓPOLIS (CRT, 2004).. 67 FIGURA BACIAS DE DEFLEXÕES MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN DA COPPE, NA PISTA DA DIREITA ENTRE OS KM 111 A 112, SENTIDO RIO TERESÓPOLIS (COPPE, 2004) FIGURA DEFLEXÕES CORRIGIDAS MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN NA FAIXA DA ESQUERDA (COPPE 2004) FIGURA ABERTURA DE POÇOS DE SONDAGEM ENTRE A FAIXA DA DIREITA E O ACOSTAMENTO xiii

14 FIGURA DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DAS CAMADAS DO PAVIMENTO IN SITU ATRAVÉS DA ABERTURA DE POÇOS DE SONDAGEM FIGURA COMPARAÇÃO DOS POÇOS DE SONDAGEM REALIZADOS NA BR-116/R. 70 FIGURA EXTRAÇÃO DE CORPOS DE PROVA NO TRECHO EXPERIMENTAL PARA REALIZAÇÃO DE ENSAIOS MECÂNICOS DE LABORATÓRIO FAIXA DA DIREITA FIGURA MÓDULOS DE RESILIÊNCIA DO REVESTIMENTO E CAMADA DE LIGAÇÃO RETIRADOS DA BR-116/RJ SENTIDO RIO TERESÓPOLIS FAIXA DA DIREITA E ESQUERDA, SUBTRECHO EXPERIMENTAL FIGURA ESQUEMA DAS DIMENSÕES DA VIGA BENKELMAN (ALBERNAZ, 2005) 81 FIGURA DETALHE DA VIGA BENKELMAN E O EIXO DO CAMINHÃO PARA OBTER A CORREÇÃO DEVIDA AO PÉ DA VIGA, (ALBERNAZ, 2005) FIGURA DEFLEXÕES MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN DA COPPE NA FAIXA DA DIREITA ENTRE AS ESTACAS (1649 A 1659) DO TRECHO EXPERIMENTAL FIGURA MÓDULOS DAS CAMADAS DAS ESTACAS DO TRECHO EXPERIMENTAL CALCULADOS PELA RETROANÁLISE ATRAVÉS DO RETRAN 5L (ALBERNAZ, 2004) FIGURA ESQUEMA DOS TRECHOS EXPERIMENTAIS ESTUDADOS NESTA PESQUISA FIGURA VISTA DA USINA DE BRITAGEM DA PEDREIRA DA HOLCIM FIGURA 4.3 COMPARAÇÃO ENTRE OS AGREGADOS ESTUDADOS CURVA GRANULOMÉTRICA DOS AGREGADOS DE BRITA 1 DA PEDREIRA HOLCIM RETIRADOS DO SQ 3 DA USINA DA CRT FIGURA CURVA GRANULOMÉTRICA DA BRITA 0 DA PEDREIRA HOLCIM RETIRADOS DO SQ 2 DA USINA DA CRT FIGURA CURVA GRANULOMÉTRICA DO PÓ DE PEDRA DA PEDREIRA HOLCIM RETIRADO DO SQ 1 DA USINA DA CRT FIGURA TEOR DE VAZIOS VERSUS TEOR DE ASFALTO FIGURA RELAÇÃO BETUME / VAZIOS (RBV) VERSUS TEOR DE ASFALTO FIGURA DENSIDADE APARENTE VERSUS TEOR DE ASFALTO FIGURA VAZIOS CHEIO DE BETUME (VCB) VERSUS TEOR DE ASFALTO FIGURA CAMADA DE BIDIM NO REVESTIMENTO FRESADO A 5CM DE ESPESSURA FIGURA COMPARAÇÃO DAS DEFLEXÕES MÁXIMAS MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN SOBRE O REVESTIMENTO ANTIGO E SOBRE O FRESADO xiv

15 FIGURA CÉLULA DE PRESSÃO TOTAL (TIPO PASTEL) 40 X 40CM FIGURA CÉLULA DE PRESSÃO TOTAL DE 15CM DIÂMETRO NO QUARTO TRECHO FIGURA ETAPAS DE CONSTRUÇÃO DO PRIMEIRO TRECHO EXPERIMENTAL (A), (B), (C), (D), (E), (F), (G), (H), (I) E (J) FIGURA AMOSTRA DE HATELIT C 40/ FIGURA EXECUÇÃO DO SEGUNDO TRECHO EXPERIMENTAL (A), (B), (C), (D), (E), (F), (G), (H), (I), (F),(G), (H), (I), (J), (K), (L), (M) E (N) FIGURA CARACTERÍSTICAS DA GRANULOMETRIA GAP GRADED USADO NO TRECHO 3. (BR-DISTRIBUIDORA S.A., 2004) FIGURA MAPEAMENTO DA SUPERFÍCIE FRESADA DO 3º TRECHO ANTES DA COLOCAÇÃO DA NOVA CAPA COM ASFALTO -BORRACHA FIGURA INSTRUMENTAÇÃO DO TRECHO FIGURA IDENTIFICAÇÃO DO TRECHO FIGURA ETAPAS DE CONSTRUÇÃO DO QUARTO TRECHO EXPERIMENTAL (A), (B), (C), (D), (E), (F), (G), (H), (I), (J), (K), (L), (M) E (N) FIGURA BALANÇA MÓVEL DA CRT REALIZANDO A AFERIÇÃO DAS CARGAS DO SIMULADOR FIGURA DEFLEXÕES MEDIDAS NO INICIO DO TRECHO EXPERIMENTAL COM VARIAÇÃO DE CARGA DO SEMI-EIXO DO HVS, VIGA BENKELMAN FIGURA DEFLEXÕES MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN VARIANDO A CARGA NO SEMI - EIXO NO FINAL DOS ESTUDOS ACELERADOS PRIMEIRO TRECHO EXPERIMENTAL FIGURA DEFLEXÕES MÁXIMAS INICIAIS E FINAIS DO 1º TRECHO EXPERIMENTAL COM VARIAÇÃO DE CARGAS DO SEMI EIXO DO SIMULADOR FIGURA DEFLEXÕES CORRIGIDAS DO 1º TRECHO EXPERIMENTAL ETAPA INICIAL DO ESTUDO COM VARIAÇÃO DE CARGAS FIGURA DEFLEXÕES CORRIGIDAS DO 1º TRECHO EXPERIMENTAL ETAPA FINAL DO ESTUDO COM VARIAÇÃO DE CARGA FIGURA DEFLEXÕES MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN ELETRÔNICA DA COPPE COM CARGA DE 6,6TF SEMI - EIXO NO REVESTIMENTO NOVO FIGURA DEFLEXÕES MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN ELETRÔNICA DA COPPE COM CARGA DE 6,6TF SEMI - EIXO NO REVESTIMENTO SIMULADO FIGURA VIGA BENKELMAN ELETRÔNICA DA COPPE xv

16 FIGURA DEFLEXÕES MEDIDAS PELO FWD NO TRECHO 1 REVESTIMENTO NOVO COM VARIAÇÃO DE CARGA FIGURA DEFLEXÕES MEDIDAS PELO FWD NO TRECHO 1 REVESTIMENTO SIMULADO COM VARIAÇÃO DE CARGA FIGURA NÚMERO DE APLICAÇÕES, N X DIFERENÇA DE TENSÕES, σ (MPA)- TRECHO FIGURA NÚMERO DE APLICAÇÕES, N X DEFORMAÇÃO ESPECÍFICA RESILIENTE, Ε R TRECHO EXPERIMENTAL FIGURA TRINCAS DO PRIMEIRO TRECHO EXPERIMENTAL APÓS OS CICLOS COM CARGA DE 6,6TF NO SEMI EIXO FIGURA ENSAIO DE PERMEABILIDADE OU DRENABILIDADE REALIZADO NOS TRECHOS EXPERIMENTAIS DESTA PESQUISA FIGURA 5.16 ENSAIO DE MANCHA DE AREIA, ANTES DO EXPERIMENTO E APÓS A PASSAGEM DO SIMULADOR FIGURA PÊNDULO BRITÂNICO FIGURA TRINCAS SURGIDAS NO REVESTIMENTO ASFÁLTICO DO TRECHO FIGURA IMAGENS DA TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA EM UM CORPO-DE-PROVA DO TRECHO 2 SEM TRÁFEGO FIGURA DEFLEXÕES MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN NA ETAPA INICIAL VARIANDO A CARGA NO SEMI - EIXO DO SIMULADOR TRECHO FIGURA DEFLEXÕES MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN NA ETAPA FINAL VARIANDO A CARGA NO SEMI - EIXO DO SIMULADOR TRECHO FIGURA DEFLEXÕES CORRIGIDAS MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN VARIANDO A CARGA NO SEMI EIXO DO SIMULADOR ETAPA INICIAL DOS ESTUDOS ACELERADOS TRECHO FIGURA DEFLEXÕES CORRIGIDAS MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN VARIANDO A CARGA NO SEMI EIXO DO HVS, ETAPA FINAL DOS ESTUDOS ACELERADOS TRECHO FIGURA DEFLEXÕES MÁXIMAS MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN NAS ETAPAS INICIAIS E FINAIS DOS ENSAIOS ACELERADOS COM VARIAÇÃO DE CARGA TRECHO FIGURA DEFLEXÕES MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN ELETRÔNICA ETAPA INICIAL DO EXPERIMENTO COM CARGA DE 6,6TF NO SEMI EIXO TRECHO xvi

17 FIGURA DEFLEXÕES MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN ELETRÔNICA ETAPA FINAL DO EXPERIMENTO COM CARGA DE 6,6TF NO SEMI EIXO TRECHO FIGURA DEFLEXÕES MEDIDAS COM O FWD NO TRECHO2 REVESTIMENTO NOVO - TRECHO FIGURA NÚMERO DE APLICAÇÕES, N X DIFERENÇA DE TENSÕES, σ (MPA) TRECHO FIGURA NÚMERO DE APLICAÇÕES, N X DEFORMAÇÃO ESPECÍFICA RESILIENTE, E R TRECHO FIGURA TRINCAS DO SEGUNDO TRECHO EXPERIMENTAL APÓS OS CICLOS COM CARGA DE 6,6TF NO SEMI EIXO FIGURA TIPO DE TRINCA SURGIDA NO TRECHO EXPERIMENTAL FIGURA BLOCO EXTRAÍDO DO SEGUNDO TRECHO EXPERIMENTAL FIGURA IMAGENS DA TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA EM CORPOS-DE-PROVA DO TRECHO FIGURA DEFLEXÕES MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN NO INICIO DOS ENSAIOS ACELERADOS COM VARIAÇÃO DE CARGA TRECHO FIGURA DEFLEXÕES MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN ETAPA FINAL DOS ENSAIOS ACELERADOS COM VARIAÇÃO DE CARGA NO SEMI EIXO TRECHO FIGURA DEFLEXÕES CORRIGIDAS MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN VARIANDO A CARGA NO SEMI EIXO DO SIMULADOR, ETAPA FINAL DOS ESTUDOS ACELERADOS DO TERCEIRO TRECHO EXPERIMENTAL TRECHO FIGURA DEFLEXÕES CORRIGIDAS MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN VARIANDO A CARGA NO SEMI EIXO DO SIMULADOR, ETAPA FINAL DOS ESTUDOS ACELERADOS DO TERCEIRO TRECHO EXPERIMENTAL TRECHO FIGURA COMPARAÇÃO DOS MÉTODOS DE LEITURA DA VIGA BENKELMAN UMA DELAS COM O CARRO EM MOVIMENTO E A OUTRA COM O CARRO PARANDO EM CADA MEDIDA TRECHO FIGURA DEFLEXÕES MÁXIMAS MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN NA ETAPA INICIAL E FINAL DOS ENSAIOS ACELERADOS COM VARIAÇÃO DE CARGA TRECHO FIGURA DEFLEXÕES MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN ELETRÔNICA NO TERCEIRO TRECHO EXPERIMENTAL ETAPA INICIAL COM CARGA DE 6,6TF NO SEMI EIXO TRECHO xvii

18 FIGURA DEFLEXÕES MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN ELETRÔNICA NO TERCEIRO TRECHO EXPERIMENTAL ETAPA INICIAL COM CARGA DE 6,6TF NO SEMI EIXO TRECHO FIGURA DEFLEXÕES MEDIDAS PELO FWD NO TRECHO 3 REVESTIMENTO NOVO ASFALTO BORRACHA TRECHO FIGURA DEFLEXÕES MEDIDAS PELO FWD NO TRECHO 3 REVESTIMENTO SIMULADO DO ASFALTO BORRACHA TRECHO FIGURA NÚMERO DE APLICAÇÕES, N X DIFERENÇA DE TENSÕES, σ (MPA) TRECHO FIGURA NÚMERO DE APLICAÇÕES, N X DEFORMAÇÃO ESPECÍFICA RESILIENTE, Ε R TRECHO FIGURA DETALHE DA TRINCA TRANSVERSAL OBSERVADA NO CCR FIGURA DETALHE DA TRINCA ORIGINADA PELO CCR NO CORPO-DE-PROVA EXTRAÍDO DA PISTA FIGURA DETALHE DA TRINCA NO CCR REFLETIDA PARA CAMADA DO REVESTIMENTO FIGURA DEFLEXÕES MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN VARIANDO A CARGA NO SEMI EIXO NO INICIO DOS ENSAIOS ACELERADOS NO QUARTO TRECHO EXPERIMENTAL TRECHO FIGURA DEFLEXÕES MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN VARIANDO A CARGA NO SEMI EIXO NA ETAPA FINAL DOS ENSAIOS ACELERADOS DO QUARTO TRECHO EXPERIMENTAL TRECHO FIGURA DEFLEXÕES MÁXIMAS MEDIDAS NA ETAPA INICIAL E FINAL COM A VIGA BENKELMAN COM VARIAÇÃO DE CARGA NO SEMI EIXO TRECHO FIGURA NÚMERO DE APLICAÇÕES, N X DIFERENÇA DE TENSÕES, σ (MPA) TRECHO FIGURA NUMERO DE APLICAÇÕES, N X DEFORMAÇÃO ESPECÍFICA RESILIENTE, Ε R TRECHO xviii

19 ÍNDICE DE TABELAS TABELA CARACTERÍSTICAS DO TREM DE PROVA CIRCULAR DO IPR/DNER (SILVA,2001) TABELA ESTUDOS DESENVOLVIDOS NA PISTA EXPERIMENTAL DO IPR/DNER DESDE SUA CONCEPÇÃO (MODIFICADO DE SILVA, 2001) TABELA FICHA TÉCNICA DO SIMULADOR DE TRÁFEGO MÓVEL SIMULAR (CATÁLOGO DA EMPRESA) TABELA BOLETIM DOS POÇOS DE SONDAGEM FAIXA DA DIREITA SENTIDO RIO TERESÓPOLIS (CRT, 2002) TABELA BOLETIM DOS POÇOS DE SONDAGEM FAIXA DA DIREITA SENTIDO TERESÓPOLIS RIO (CRT, 2002) TABELA ESPESSURA DAS CAMADAS DOS POÇOS DE SONDAGEM REALIZADOS NO TRECHO EXPERIMENTAL E CARACTERÍSTICAS DE UMIDADE (COPPE, 2004) TABELA CARACTERÍSTICAS DE COMPACTAÇÃO DA ESTRUTURA DO SUBTRECHO EXPERIMENTAL ESTACA 1657 (COPPE, 2004) TABELA DENSIDADE APARENTE E DENSIDADE EFETIVA DOS CORPOS-DE-PROVA DO REVESTIMENTO ANTIGO E MACADAME BETUMINOSO EXTRAÍDOS DO TRECHO EXPERIMENTAL (COPPE, 2004) TABELA MÓDULOS DE RESILIÊNCIA E RESISTÊNCIA À TRAÇÃO DOS CORPOS-DE-PROVA EXTRAÍDOS IN SITU E MOLDADOS EM LABORATÓRIO DA FAIXA DA DIREITA TABELA VALORES DOS MÓDULOS GERADOS PELA RETROANÁLISE ATRAVÉS DO RETRAN 5L TABELA TIPOS DE DEFEITOS ENCONTRADOS NO LEVANTAMENTO DAS CONDIÇÕES SUPERFICIAIS DO PAVIMENTO EXPERIMENTAL (ESTE ESTUDO) TABELA PLANILHA DE CÁLCULO DO ÍNDICE DE GRAVIDADE GLOBAL (IGG) DO TRECHO EXPERIMENTAL SEGUNDO NORMA DNIT-PRO 006/2003 (ESTE ESTUDO) TABELA CONCEITO DA AVALIAÇÃO DA SUPERFÍCIE DO PAVIMENTO, TRECHO EXPERIMENTAL (DNIT PRO 006/2003) TABELA CONTAGEM DE VEÍCULOS REALIZADOS NA PRAÇA DE PEDÁGIO ENGENHEIRO PIERRE BERMAN NO KM 133.5, SENTIDO RIO TERESÓPOLIS TABELA PESAGEM DE VEÍCULOS COMERCIAIS E PORCENTAGEM DE EXCESSO DE CARGA (CRT, 2005) TABELA RESULTADOS DO DESGASTE DOS AGREGADOS TABELA RESULTADOS DA GRANULOMETRIA DOS AGREGADOS BRITA 1 DA PEDREIRA HOLCIM DO SQ 3 RETIRADOS DA USINA DA CRT xix

20 TABELA RESULTADOS DA GRANULOMETRIA DOS AGREGADOS DE BRITA 0 DA PEDREIRA HOLCIM DO SQ 2 RETIRADOS DA USINA DA CRT TABELA 4.4- RESULTADOS DA GRANULOMETRIA DOS AGREGADOS DA PEDREIRA HOLCIM DO SQ 1 RETIRADOS DA USINA DA CRT TABELA MÉTODO DAS TENTATIVAS PARA ENQUADRAR OS AGREGADOS DA PEDREIRA HOLCIM NUMA FAIXA DE TRABALHO DENTRO DA FAIXA B DO DNER TABELA DETERMINAÇÃO DO TEOR DE PROJETO DE LIGANTE CAP 40 COM 0,5% DE DOPE TABELA COMPORTAMENTO DAS MISTURAS ASFÁLTICAS MOLDADAS EM LABORATÓRIO PARA DETERMINAÇÃO DO TEOR ÓTIMO DE LIGANTE PARA A MISTURA BETUMINOSA TABELA CARACTERÍSTICAS DO DOPE UTILIZADO NAS MISTURAS ASFÁLTICAS CBUQ, TRECHO EXPERIMENTAL (IPIRANGA, 2005) TABELA CARACTERÍSTICAS DO CAP40 UTILIZADO NAS MISTURAS ASFÁLTICAS CBUQ, TRECHO EXPERIMENTAL (CERTIFICADO PETROBRAS, 2004) TABELA CARACTERÍSTICAS DO PÓ DE PEDRA DA PEDREIRA HOLCIM UTILIZADOS PARA CAMADA DE REPERFILAGEM PARA APLICAÇÃO DO HATELIT C 40/ TABELA CARACTERÍSTICAS DA MISTURA PARA A REPERFILAGEM DO TRECHO EXPERIMENTAL TABELA GRANULOMETRIA DOS AGREGADOS UTILIZADOS NO TERCEIRO TRECHO EXPERIMENTAL (BR DISTRIBUIDORA S.A., 2004) TABELA CARACTERÍSTICAS DOS AGREGADOS UTILIZADOS NO TERCEIRO TRECHO EXPERIMENTAL (BR DISTRIBUIDORA S.A., 2004) TABELA CARACTERÍSTICAS DO LIGANTE ASFÁLTICO UTILIZADO NO TERCEIRO TRECHO TABELA CARACTERÍSTICAS DA MISTURA ASFÁLTICA FORNECIDA PELA BR TABELA PARÂMETROS PARA DOSAGEM DO CCR UTILIZADOS NO QUARTO TRECHO EXPERIMENTAL TABELA CARACTERÍSTICAS DA MISTURA ASFÁLTICA APLICADA NO PRIMEIRO TRECHO EXPERIMENTAL MOLDADO NA USINA DA CRT TABELA CARACTERÍSTICAS DA MISTURA ASFÁLTICA EXTRAÍDAS DO PRIMEIRO TRECHO TABELA RESULTADOS MECÂNICOS DOS CORPOS-DE-PROVA MOLDADOS EM LABORATÓRIO COM MISTURA ASFÁLTICA USINADA NA CRT TABELA RESULTADOS MECÂNICOS DOS CORPOS-DE-PROVA EXTRAÍDOS DO PRIMEIRO TRECHO EXPERIMENTAL TABELA RESULTADOS DO ENSAIO DE FADIGA POR COMPRESSÃO DIAMETRAL EXTRAÍDOS DO PRIMEIRO TRECHO EXPERIMENTAL xx

21 TABELA COMPARAÇÃO ENTRE OS FATORES DE EQUIVALÊNCIA DE CARGAS DO PRIMEIRO TRECHO EXPERIMENTAL TABELA EVOLUÇÃO DO AFUNDAMENTO DA MISTURA ASFÁLTICA COM O NÚMERO DE CICLOS DO SIMULADOR DE TRÁFEGO MÓVEL, NO TRECHO TABELA COEFICIENTES DE PERMEABILIDADE COMPARADOS COM OS TIPOS DE SOLOS (PINTO, 2002) TABELA CLASSIFICAÇÃO DA MACRO TEXTURA SUPERFICIAL DO REVESTIMENTO EM FUNÇÃO DA RESISTÊNCIA A DERRAPAGEM (DNER, 1998) TABELA VALORES MÍNIMOS SUGERIDOS PARA A RESISTÊNCIA À DERRAPAGEM MEDIDA COM O PÊNDULO BRITÂNICO (PEREIRA, 1998) TABELA CARACTERÍSTICAS DOS CORPOS-DE-PROVA EXTRAÍDOS DO SEGUNDO TRECHO EXPERIMENTAL (HATELIT C 40/17) TABELA RESULTADOS DOS MR E RT DOS CORPOS-DE-PROVA EXTRAÍDOS DO 2º TRECHO EXPERIMENTAL TABELA ENSAIO DE FADIGA POR COMPRESSÃO DIAMETRAL DOS CORPOS-DE-PROVA EXTRAÍDOS DO SEGUNDO TRECHO EXPERIMENTAL TABELA COMPARAÇÃO ENTRE OS FATORES DE EQUIVALÊNCIA DE CARGAS DO SEGUNDO TRECHO EXPERIMENTAL TABELA EVOLUÇÃO DO AFUNDAMENTO DA TRILHA DE RODA DA CAMADA DE REVESTIMENTO DO SEGUNDO TRECHO EXPERIMENTAL TABELA EVOLUÇÃO DO AFUNDAMENTO DA TRILHA DE RODA DO SEGUNDO TRECHO EXPERIMENTAL SENTIDOS OPOSTOS TABELA CARACTERÍSTICAS DA MISTURA ASFÁLTICA TIPO GAP GRADED APLICADA NO TERCEIRO TRECHO EXPERIMENTAL MOLDADO EM LABORATÓRIO TABELA CARACTERÍSTICAS DA MISTURA ASFÁLTICA TIPO GAP GRADED EXTRAÍDAS DO TERCEIRO TRECHO EXPERIMENTAL TABELA RESULTADOS MECÂNICOS DOS CORPOS-DE-PROVA MOLDADOS NO LABORATÓRIO DA CRAFT E ENSAIADOS NA COPPE TABELA RESULTADOS MECÂNICOS DOS CORPOS-DE-PROVA EXTRAÍDOS IN SITU TABELA RESULTADOS DOS ENSAIOS DE FADIGA POR COMPRESSÃO DIAMETRAL DE CORPO-DE-PROVA EXTRAÍDOS IN SITU DO TERCEIRO TRECHO EXPERIMENTAL TABELA COMPARAÇÃO ENTRE OS FATORES DE EQUIVALÊNCIA DE CARGAS DO TERCEIRO TRECHO EXPERIMENTAL TABELA APRESENTA A EVOLUÇÃO DO AFUNDAMENTO DA MISTURA ASFÁLTICA COM O NÚMERO DE CICLOS ENCONTRADOS COM O SIMULADOR DE TRÁFEGO MÓVEL xxi

22 TABELA RESULTADOS DA RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO SIMPLES AOS 7 DIAS REALIZADO NOS CORPOS-DE-PROVA MOLDADOS NA PISTA NO DIA DA APLICAÇÃO DO CCR TABELA CARACTERÍSTICAS DA MISTURA ASFÁLTICA EXTRAÍDA DO QUARTO TRECHO EXPERIMENTAL TABELA RESULTADOS MECÂNICOS DOS CORPOS-DE-PROVA EXTRAÍDOS DO QUARTO TRECHO EXPERIMENTAL TABELA RESULTADOS DO ENSAIO DE FADIGA POR COMPRESSÃO DIAMETRAL DOS CPS EXTRAÍDOS DO QUARTO TRECHO EXPERIMENTAL TABELA COMPARAÇÃO ENTRE OS FATORES DE EQUIVALÊNCIA DE CARGAS DO QUARTO TRECHO EXPERIMENTAL TABELA EVOLUÇÃO DO AFUNDAMENTO DA MISTURA ASFÁLTICA COM O NÚMERO DE CICLOS ENCONTRADOS COM O SIMULADOR DE TRÁFEGO MÓVEL TABELA APRESENTA A EVOLUÇÃO DO AFUNDAMENTO DA MISTURA ASFÁLTICA COM O NÚMERO DE CICLOS ENCONTRADOS COM O SIMULADOR DE TRÁFEGO MÓVEL TABELA RESULTADOS DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO DOS CORPOS-DE-PROVA EXTRAÍDOS IN SITU (120 DIAS) TABELA RESULTADOS DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DOS CORPOS-DE-PROVA EXTRAÍDOS IN SITU (120 DIAS) TABELA DEFLEXÕES MÁXIMAS REALIZADAS AO LONGO DOS ESTUDOS EXPERIMENTAIS COM 8,2TF DE CARGA TABELA 5.34 COMPARAÇÃO DAS MEDIDAS DO RT E MR DAS MISTURAS ASFÁLTICAS DOS TRECHOS EXPERIMENTAIS TABELA RESULTADOS OBTIDOS NOS TRECHOS EXPERIMENTAIS xxii

23 SIGLAS AASHTO = American Association of State Highway and Transportation Officials ABCP = Associação Brasileira de Cimento Portland ANTT = Agência Nacional de Transportes Terrestres ALF = Acelerated Loading Facility APA = Analisador de Pavimento Asfáltico BG = Brita Graduada BGTC = Brita Graduada Tratada com Cimento CA = Corrente Alternada CAP = Cimento Asfáltico de Petróleo RBV = Relação Betume Vazios VCB = Vazios Cheios de Betume CALTRANS = Departamento de Transportes do Estado da Califórnia CBR = Califórnia Bearing Ratio Índice de Suporte Califórnia CBUQ = Concreto Betuminoso Usinado a Quente CC = Corrente Continua CCP = Concreto de Cimento Portland CENPES = Centro de Pesquisa e Desenvolvimento Leopoldo Miguez da Petrobras COPPE = Coordenação dos Programas de Pós-graduação em Engenharia da UFRJ CRT = Concessionária Rio Teresópolis CV = coeficiente de variação DAER = Departamento Autônomo de Estradas de Rodagem do Estado do Rio Grande do Sul DER = Departamento de Estradas de Rodagem DNER = Departamento Nacional de Estradas de Rodagem DNIT = Departamento Nacional de Infraestrutura Terrestre DNIT PRO = Departamento Nacional de Infraestrutura Terrestre - Procedimento EUA = Estados Unidos da América FLC = Fator Laboratório Campo FWD = Falling Weight Deflectometer GPA = Grupo de Projeto Mecânico e Avaliação Industrial GPR = Ground Penetrating Radar HVS = Heavy Vehicle Simulator IPR = Instituto de Pesquisas Rodoviárias LCPC ou LPC = Laboratórie Central dês Ponts et Chausées LNEC = Laboratório Nacional de Engenharia Civil de Lisboa xxiii

24 MR = Módulo de Resiliência N = Número de Projeto PMF = Pré Misturado a Frio PSI = Present Serviceability Index PSR = Present Serviceability Rating REDUC = Refinaria Duque de Caxias RETRAN2L = RETRoAnálise de sistemas com 2 camadas elásticas Lineares RETRAN5L = RETRoAnálise de sistemas com 5 camadas elásticas Lineares REVAP = Refinaria Henrique Laje RPM = Rotações Por Minuto RT = Resistência à Tração SAMI = Stress Absorbing Membrane Interlayer SBS = estireno-butadieno -estireno SHRP = Strategic Highway Research Program STM = Simulador de Tráfego Móvel SUPERPAVE = Superior Performance Asphalt Pavements TDM = Tráfego Diário Médio TMAA = Temperatura Média Anual do Ar TMPav = Temperatura Média Anual do Pavimento TP = Trem de Prova TSD = Tratamento Superficial Duplo UFC = Universidade Federal do Ceará UFRGS = Universidade Federal do Rio Grande do Sul UFRJ = Universidade Federal do Rio de Janeiro USP = Universidade de São Paulo VDM = Volume Médio Diário WSU = Washington State University WT = Whitetopping WTUD = Whitetopping Ultradelgado xxiv

25 1 CAPÍTULO INTRODUÇÃO Um dos maiores problemas para os engenheiros rodoviários é estimar de forma satisfatória a vida útil da construção, tanto de pavimentos novos como os restaurados. Em geral são realizados testes em laboratórios, em escala reduzida, Estes geralmente, não são adequados à reprodução do desempenho de pavimentos, devido ao efeito de escala que modifica fatores os quais afastam o experimento das condições existentes no campo e condições ambientais. O problema da escala do experimento pode ser solucionado pela utilização de seções teste em pavimentos reais ou pistas experimentais através de ensaios acelerados. O principal objetivo quando da realização de ensaios acelerados é reproduzir, num certo espaço de tempo, a deterioração que irá ocorrer num pavimento ao longo do seu período de projeto. Também pode-se provocar a aceleração da deterioração do pavimento ao longo do seu período de projeto, utilizando níveis de solicitações de cargas superiores àqueles que os pavimentos estão submetidos na realidade, preconizados pela legislação de carga vigente em cada país. Atualmente, o uso de ensaios acelerados através de simuladores de tráfego tem sido cada vez mais difundido como uma ferramenta de apoio ao processo de tomada de decisões quanto ao real comportamento dos pavimentos e teste de novos materiais, podendo assim determinar a melhor escolha e a melhor solução para o problema, especialmente de reforço estrutural, sempre levando em conta a relação custo - beneficio. A presente pesquisa teve como objetivo principal analisar resultados provenientes da utilização do simulador de tráfego móvel (HVS) instalado em trechos experimentais, construídos com diferentes soluções, em um segmento da BR/116 Rodovia Rio Teresópolis. 1

26 A pesquisa contou com o acompanhamento pelo autor desta tese da escolha dos materiais, construção dos trechos, avaliação periódica quanto a evolução das deflexões e avaliação superficial dos pavimentos reproduzidos em escala real pelo simulador de tráfego. Tais soluções foram avaliadas e comparadas através de ensaios mecânicos de laboratório e ensaios obtidos em campo. A presente tese está estruturada em seis capítulos descritos a seguir: Capítulo 1: É feita a apresentação da pesquisa através do contexto geral e dos parâmetros adotados e são definidos os objetivos Capitulo 2: Este capítulo apresenta de forma resumida uma revisão bibliográfica sobre ensaios acelerados realizados em escala real comparados com os de laboratórios. Destacam-se também os tipos de simuladores existentes no Brasil, os trabalhos realizados com esses equipamentos; os projetos das misturas asfálticas e a forma de avaliar o desempenho dos pavimentos. Capitulo 3: Neste capítulo é apresentado um breve histórico da rodovia na qual o estudo se realiza, os motivos deste estudo, e a análise dos dados preliminares fornecidos pela CRT além dos primeiros dados retroanalisados dos trechos experimentais. Capitulo 4: Apresentam-se os procedimentos adotados para a escolha dos trechos experimentais, e o estudo das misturas asfálticas utilizadas nos experimentos. Capitulo 5: Descrevem-se os resultados obtidos de cada trecho experimental, os ensaios realizados em cada um deles e a comparação entre os trechos experimentais. Capitulo 6: Apresentam-se as conclusões e recomendações para trabalhos futuros. Capítulo 7: Apresenta as referências Bibliográficas 2

27 2 CAPÍTULO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 PROCEDIMENTOS UTILIZADOS PARA PREVER O COMPORTAMENTO DOS PAVIMENTOS Cada vez mais são realizados estudos com o objetivo de propiciar aos técnicos responsáveis pelo processo de tomada de decisão, informações e ferramentas capazes de auxiliá-los nas atividades de projeto e manutenção dos pavimentos. São quatro os procedimentos que podem ser utilizados para prever o comportamento dos pavimentos, sob o efeito das cargas e do clima: ensaios de laboratório, simuladores de tráfego de laboratório ou de campo e trechos experimentais com tráfego real ENSAIOS DE LABORATÓRIO Os ensaios de laboratório permitem avaliar os materiais que irão compor a estrutura do pavimento, nas condições de campo. Nestes ensaios são adotados valores limites de qualidade dentro dos diversos enfoques (fadiga, módulo de resiliência, resistência à tração, etc...). Os ensaios de laboratório são muito importantes porque auxiliam tanto no projeto e na dosagem de misturas asfálticas, como na previsão de desempenho de revestimentos asfálticos, mas implicam na adoção de Fatores Laboratório-Campo bastante elevados. Os ensaios de laboratório para misturas asfálticas ainda são os principais mecanismos de projeto, controle e dosagem. Certamente que estes ensaios de laboratório são aproximações do que ocorre no campo e, são de longe, a alternativa mais viável e econômica da maioria dos dimensionamentos. Pode-se dizer que são os ensaios mais realizados atualmente mesmo tendo um Fator Laboratório - Campo bastante elevado. 3

28 2.1.2 SIMULADORES DE TRÁFEGO Os simuladores de tráfego são equipamentos que tem a finalidade de realizar em curto espaço de tempo a determinação da vida útil do pavimento através de ensaios acelerados, ou seja, permitem testar seções típicas de estruturas de pavimento, em escala real, porém de maneira acelerada. No entanto não reproduzem os fatores climáticos, como chuva, temperatura, umidade e insolação. Podem auxiliar muito na tomada de decisão, e balizar os estudos de laboratório visto que seu Fator Laboratório - Campo pode ser baixo. Os simuladores de tráfego são aplicados em pequenas seções se comparadas às dimensões da estrada, porém em condições de escala real quanto aos materiais, com aplicação acelerada de cargas predefinidas, reduzindo o tempo necessário para o desenvolvimento de variações na serventia. Serventia é a medida da qualidade com que o pavimento atende aos requisitos de conforto e segurança, nas velocidades operacionais da via e em um determinado momento de sua vida de serviço. Muitos estudos já foram realizados com a utilização de simuladores de tráfego através de ensaios acelerados em todo o mundo, principalmente na África, Europa e na América do Norte. Mais detalhes sobre tipos de simuladores e seus estudos podem ser vistos em NUÑEZ (1997), SILVA (2001) e GONÇALVES (2002), que apresentam grande quantidade de informações sobre simuladores de tráfego existentes em todo o mundo e principais estudos realizados. Os simuladores de tráfego são divididos em três grupos: Simuladores de tráfego de pequeno porte ou de laboratório; Simuladores de tráfego de médio porte; Simuladores de tráfego de grande porte. 4

29 2.1.3 ACOMPANHAMENTO SISTEMÁTICO DE TRECHOS REAIS Estudos sistemáticos em trechos reais necessitam de acompanhamento e de avaliação durante um longo tempo. São estudos mais demorados e sua grande vantagem é a determinação de curvas de desempenho que levam em conta o tráfego e o clima. Os trechos experimentais de forma geral são muito importantes para obter curvas de desempenho tanto em observações em longo prazo com a solicitação dos veículos comerciais como com a utilização de Simuladores de Tráfego através de ensaios acelerados. Ambos permitem verificar: o desempenho comparativo de materiais convencionais e novos, a concepção dos pavimentos e analisar os métodos de projetos adotados. A utilização dos simuladores de tráfego para a realização de ensaios acelerados foi uma alternativa criada pela necessidade dos pesquisadores obterem dados mais precisos sobre o desempenho em escala real de estruturas de pavimentos construídos com equipamentos convencionais, em curto período de tempo. Estudos em pistas experimentais com a utilização dos simuladores de tráfego móvel do tipo conhecido como HVS (Simulador de Veículos Pesados), tiveram origem na África do Sul e desenvolveram-se em inúmeros centros de pesquisa e universidades em vários países, aplicando o tráfego nos pavimentos de forma acelerada, antevendo os acontecimentos de natureza degradativa e as necessidades futuras de manutenção e reabilitação desses pavimentos. Além disso, permitem estudar a eficiência de novos materiais, produtos e processos e incorporar os seus resultados em projetos rodoviários. A realização de ensaios acelerados com a utilização de simuladores de tráfego visa contribuir para diminuir as incertezas dos modelos de desempenho utilizados para o dimensionamento de pavimentos novos ou projetos de restauração de pavimentos. Estes equipamentos permitem a obtenção de dados mais precisos na modelagem das condições futuras dos pavimentos e os investimentos associados que se farão necessários, permitindo assim programar as estratégias de manutenção preventiva e 5

30 corretiva, bem como a reabilitação dos pavimentos ao longo de um determinado período de análise. Como exemplo de acompanhamento sistemático de trecho de pavimento, pode-se citar o experimento feito em Santa Catarina pelo IPR/ DNER, com a participação da COPPE (Pinto et al, 1977). No final de 1976, foi construído um trecho experimental, em um desvio da BR-101/SC, entre os km e , no município de Imbituba - SC. Segundo MOTTA (1981), esta é uma região de areia de duna abundante que fica próximo à usina da SOTELCA, em Capivari, responsável pela geração de grande volume de cinza volante resultante da queima de carvão na usina termoelétrica. Com o objetivo de utilizar estes materiais abundantes na região foram construídos 12 sub - trechos de 54 metros cada, em tangente e aterro, cada sub trecho apresentava uma característica de base diferente com uso de areia-cal-cinza volante variando espessura e dosagem. Entre os trechos construídos havia dois sub trechos de base de brita graduada para termo de comparação com os trechos estabilizados, e também foram adotadas duas espessuras de revestimento de concreto asfáltico de 5 e 10cm, (MOTTA, 1981). As misturas utilizadas nos sub trechos experimentais foram: Cal cinza volante areia (4: 13: 83); Cal cinza volante areia - cimento de alta resistência inicial (4: 13: 83: 1); Cal cinza volante areia brita cimento (4: 13: 83: 1); Cal cinza areia (7: 13: 80); Brita graduada (comparação) A plataforma do trecho experimental foi construída em aterro, sendo utilizado um solo arenoso do local, com CBR = 15%, e a sub base é constituída de solo residual de gnaisse, com CBR = 33%, e apresenta espessura de 10cm, em todo o trecho. Quanto ao número N de projeto foi fixado em 4 x 10 7 repetições de eixo de carga equivalente de 8,2tf, para 10 anos, e seu dimensionamento foi pelo método do DNER, considerado um TDM (Tráfego Diário Médio) de 4500 veículos/dia. Durante o estudo foi realizada a pesagem dos veículos comerciais em duas etapas a primeira em agosto de 1979 e a outra em dezembro de 1980, onde verificou-se o 6

31 grande número de veículos com excesso de carga que trafegam na BR-101/SC, (MOTTA, 1981). O emprego de instrumentação em pavimentos feito neste experimento foi pioneiro no Brasil, o que justificou as falhas encontradas ao longo do estudo. Dentre os equipamentos utilizados, no trecho experimental de areia-cal-cinza volante, estão as células de pressão total, medidores de recalque, termopares e sensores eletromagnéticos. Porém o único equipamento que apresentou bom resultado durante todo o tempo de acompanhamento foram os termopares. As falhas observadas na instrumentação, por falta de experiência, serviram de aprendizagem para os projetos posteriores do IPR / DNER. MOTTA (1981) concluiu que as misturas de areia, cal e cinza volante apresentaram um bom comportamento em laboratório e em campo o seu desempenho apresentou também um excelente comportamento, para um N = 6 x 10 7, na espessura de 31cm de base com 5cm de revestimento. O comportamento da mistura básica e também das outras misturas sob o revestimento de 5cm de espessura foi semelhante aquele sob 10cm de concreto asfáltico, o que demonstrou que o revestimento menos espesso satisfaz plenamente quando se utiliza na camada de base material cimentado quimicamente. Também o excesso de peso que circulava normalmente pela pista experimental e na BR 101 à época do experimento, comprovado em duas campanhas de pesagem, fez com que o N de projeto, calculado para 10 anos, fosse atingido em cerca de 4 anos (MOTTA, 1981). Na década de 1990 foi programada uma avaliação do comportamento dos pavimentos com HVS de um trecho experimental na rodovia Carvalho Pinto. Para este estudo foram realizados levantamentos com viga Benkelman e com o Falling Weight Deflectometer FWD, como instrumentos para o controle na execução das diversas camadas do pavimento do trecho experimental da Rodovia Carvalho Pinto. As características estruturais do pavimento para o estudo podem ser verificadas em MOTTA et al (1995). Além do controle tecnológico convencional de campo (umidade e densidade) foi proposto para controle de cada uma das camadas os valores de deflexão admissíveis, para o Lote 7. Os valores de deflexões admissíveis foram estabelecidos a partir de módulos médios admitidos pelos projetistas para cada um dos materiais das camadas 7

32 e os valores admissíveis para FWD foram maiores que os da viga Benkelman. Os materiais utilizados nas seções experimentais foram ensaiados em laboratório, e o controle construtivo foi o convencional e medidas de deflexões. Essas deflexões medidas com a viga Benkelman e com FWD apresentaram semelhança nos coeficientes de variação. Porém, depois de todo o esforço de implantação de vários segmentos, lamentavelmente, por motivos burocráticos e políticos, não foi realizado o grande objetivo que era a importação de um simulador HVS. Sem duvida teria sido um grande marco para a pesquisa brasileira: a vinda do primeiro Simulador de Tráfego Móvel conhecido como HVS ( Heavy Vehicle Simulador ), para o trecho experimental, (MOTTA et al, 1995). Comentam-se a seguir alguns outros experimentos realizados em pistas de rodovias brasileiras, quase sempre vinculados ao estudo de materiais alternativos, o que é de fundamental importância, pois nem sempre são encontrados, a curta distância de transporte, materiais adequados sob o ponto de vista das especificações, para determinados serviços. NARDI (1998) mostra um estudo de solo estabilizado quimicamente em um trecho experimental localizado em Rio Rufino BR/282, na Rodovia SC/427 no Estado de Santa Catarina. Devido a dificuldade de se obter no local materiais que satisfizessem as especificações, pela má qualidade das jazidas de solos e a inexistência de rochas com características adequadas à pavimentação, foi feita uma pesquisa para testar produtos químicos para melhorar as condições dos materiais locais. Na determinação das características dos materiais utilizados foram realizados ensaios de caracterização dos solos, das substâncias estabilizantes (composto metalo orgânico) e das substâncias reagentes do tipo carbureto de cálcio (CaC 2 ). A pista experimental foi construída a partir da estaca 0 até a estaca 15 numa extensão de 300 metros, com uma plataforma de terraplenagem de 11 metros. Esta pista foi construída toda em aterro com material não selecionado, provindo de corte lateral da própria rodovia e construída a partir de uma miscelânea de rochas sedimentares fragmentadas em diversos estados de intemperização, misturadas ao solo originário de sua decomposição química e degradação física. A execução foi feita inicialmente com movimentação do solo na pista com a motoniveladora, com a finalidade de retirar os matacões e parte dos pedregulhos com dimensões excessivas. Em seguida compactou-se ligeiramente com o rolo pneumático visando acomodar o solo, facilitando dessa forma o tráfego do equipamento na fase seguinte. 8

33 A substância reagente foi distribuída na pista em pequenas leiras basculadas sucessivamente do caminhão, que em seguida foram esparramadas com a motoniveladora, cobrindo toda área a ser trabalhada. Ao final desta etapa iniciou-se o processo de escarificação visando garantir uma mistura intima entre a borra de carbureto e o solo, completando-se o processo com a grade de disco. O controle da pista foi executado através de ensaios visando reproduzir os dados anteriormente obtidos em laboratório. Segundo NARDI (1998) o solo visualmente na pista experimental apresentava sua granulometria completamente heterogênea, isto por não ser um material selecionado e provir de corte lateral da própria rodovia. Em laboratório e campo a adição das substâncias estabilizante e reagente atuam positivamente na melhoria do solo, que ao final apresentava características de material cimentado. Desta forma as experiências de laboratório e de pista experimental permitiram verificar a possibilidade de melhorar as condições dos materiais para utilização em bases e sub-bases de pavimentos rodoviários com adição de rejeitos tipo cal de carbureto. Em uma das rodovias mais importantes do país, a BR-116/SP, Rodovia Presidente Dutra, entre as duas maiores cidades brasileiras (São Paulo e Rio de Janeiro) foi realizado um estudo em um trecho experimental entre os km e , no município de Caçapava, com aplicação de micro revestimento asfáltico com uma espessura de 2,5cm executada em duas camadas devidamente compactadas. Para a análise do desempenho da camada de micro revestimento foram realizadas avaliações das condições estruturais e funcionais do pavimento com a utilização do FWD, Pêndulo Britânico, GPR (Ground Penetrating Radar), medidas de Irregularidade e o Inventário da Superfície. O micro revestimento mostrou-se adequado, como camada de rolamento, para a reabilitação de segmentos de rodovias que não apresentam deficiências estruturais nas camadas de base, sub-base ou subleito. Também se testou a aplicabilidade do micro revestimento como camada intermediária entre o pavimento existente e o reforço em CBUQ, evitando a reflexão de trincas (MALUF et al, 1998). PEREIRA et al (2000) relatam a construção de uma pista experimental no Campus da USP no ano de 1999 na cidade de São Paulo, com o objetivo de estudar o comportamento do Whitetopping Ultradelgado (WTUD). O consumo de cimento utilizado foi de 6% em peso e teve a utilização de microssílica na mistura. O concreto alcançou resistência à tração de 5,0MPa após 48 horas e 7,0MPa após 7 dias. A 9

34 pesquisa também contou com a instalação de medidores de deformação (strain gages) e de temperatura (termoresistores do tipo PT 100). A estrutura do WTUD foi composta por duas seções com placas quadradas, a primeira com 0,6 metro (seção A) e a segunda com 1,0 metro (seção B), com espessura de 95mm para ambas. A liberação ao tráfego foi 6 dias após a concretagem e o volume de tráfego diário era em torno de 130 ônibus e 15 caminhões. O painel experimental está localizado em uma parada de ônibus. O WTUD está submetido aos esforços tanto de flexão devido à ação do tráfego quanto ao cisalhamento devido à ação de frenagem e aceleração dos ônibus. PEREIRA et al, (2000) verificaram experimentalmente no WTUD, que as posições de canto, bordas e centro apresentaram gradientes térmicos aproximadamente iguais entre si e o desempenho observado após um ano de abertura ao tráfego foi classificado como excelente. PEREIRA e MOTTA (2001) apresentam avaliação funcional e estrutural de dois trechos com geotêxtil, um na rodovia Rio Teresópolis e o outro na estrada do Encanamento. A análise destas vias foi realizada também através da extração de corpos-de-prova com o intuito de se avaliar a aderência do geotêxtil às camadas de revestimento. Na rodovia Rio Teresópolis foram extraídos corpos-de-prova em dois trechos distintos: no sentido Rio Teresópolis foram extraídos corpos-de-prova no km 110 na trilha de roda externa sem geotêxtil pois este trecho já havia sido restaurado. Outro ponto escolhido foi na estaca 1700 km 117 onde a condição superficial apresentava grande área de trincamento tipo couro de jacaré, mas sem erosão de bordas e aparente estabilidade entre os blocos. No sentido Teresópolis Rio também foram extraídos corpos-de-prova nas estacas 5563 e 5564 no km 107, nas trilhas de roda interna e externa. Neste sentido da rodovia a condição superficial apresentava uma grande área de trincas interligadas do tipo bloco. Nestas estacas foram extraídos corpos-de-prova sobre as trincas refletidas, visando identificar o caminho das trincas até a superfície. No trecho experimental da Estrada do Encanamento foram extraídos um corpo-deprova em cada seção com geotêxtil e um corpo-de-prova em cada seção testemunha. Neste trecho experimental a superfície apresentou-se na ocasião da retirada de testemunhos pouco deteriorada, com exceção de pontos localizados com algumas trincas de origem construtiva (PEREIRA e MOTTA, 2001). 10

35 De todos os corpos-de-prova extraídos o único que apresentou baixa aderência entre o geotêxtil e o revestimento antigo foi o extraído na estaca 1700 km 107 localizado na rodovia Rio Teresópolis. Nos aderidos, foi possível verificar a propagação vertical das trincas porém com mudança de direção da trinca ao atingir a camada intermediaria do geotêxtil. Neste trecho foi realizada avaliação estrutural pela Dynatest encontrando deflexões máximas entre 54 e 77 (0,01 mm). Observou-se que, mesmo na seção onde o geotêxtil não apresentava uma adequada aderência com a camada superior, o que diminui sua efetividade, as placas individualizadas pelas trincas interligadas apresentavam certa estabilidade e pequena erosão de bordas. Observou-se que o recapeamento da rodovia foi realizado em 1996 e a reconstrução do mesmo nos locais sem geotêxtil foi em 1998 e que os trechos com geotêxtil em 2001 ainda estavam em razoáveis condições. Quanto a avaliação do trecho experimental da Estrada do Encanamento a observação relatada não permitiu uma analise conclusiva devido ter sido construído a apenas um ano (PEREIRA e MOTTA, 2001). Na rodovia Airton Senna, antiga Via Leste (SP 70) foi construído um trecho experimental de 600 metros entre os km e km 52, sendo 300 metros com aplicação de geotêxtil impregnado com asfalto e a outra metade com CBUQ convencional. No segmento onde foi feita a aplicação do geotêxtil fresou-se 4cm do CBUQ antigo e instalou-se o geotêxtil mais 4cm de revestimento novo, segundo MONTESTRUQUE (2002). O pavimento em estudo era do tipo semi rígido, constituído por uma sub-base de 14cm de espessura de Brita Graduada (BG) e uma base com 16cm de espessura de Brita Graduada Tratada com Cimento (BGTC). O revestimento asfáltico foi construído em três camadas, a primeira com 7cm de espessura composta de Pré Misturado a Frio (PMF), a segunda com 5cm de espessura de camada de ligação e a última também com 5cm de espessura com Concreto Betuminoso Usinado à Quente (CBUQ). A avaliação estrutural foi realizada antes do estudo e depois em diversas etapas. Foi realizado um mapeamento do trincamento existente antes da restauração. A camada de revestimento em CBUQ do trecho em estudo encontrava-se severamente deteriorada em alguns segmentos e os afundamentos de trilha de roda estavam presentes em pequenas extensões. 11

36 Após a análise preliminar MONTESTRUQUE (2002) optou em fresar 4cm de espessura do revestimento seguido de recapeamento em CBUQ (Faixa C) de mesma espessura. A instalação do geotêxtil como camada anti - reflexão de trincas é muito simples e a seqüência dos serviços para a execução são descritos a seguir: Fresagem da superfície asfáltica; Retirada do material solto, utilizando varredura mecânica; Limpeza da pista com ar comprimido para retirada de poeira; Imprimação de ligante betuminoso sobre o pavimento antigo; Colocação do geotêxtil, imediatamente após a primeira pintura de ligação; Rolagem com rolo de pneu à pressão de 50psi; Segunda aplicação de ligante sobre a manta; Após a cura ou ruptura da emulsão é executado um salgamento; Aplicação da camada de concreto betuminoso correspondente ao reforço projetado; Compactação da camada de concreto betuminoso. Como conclusão deste trecho experimental foi observado o efeito significativo da presença do geotêxtil na melhoria do comportamento da camada asfáltica de recapeamento visto que o segmento sem geotêxtil apresentou trincas de reflexão na superfície apenas 4 meses após a restauração, trincas estas oriundas dos locais onde o trincamento subjacente era de severidade muito alta, e os segmentos com geotêxtil apresentaram comportamento semelhante cerca de 11 meses após a restauração (MONTESTRUQUE, 2002). PEREIRA (2002) implantou um trecho experimental, localizado na zona Oeste do município do Rio de Janeiro, com extensão de 220m de comprimento e 12m de largura com duas faixas de tráfego. Os estudos iniciais determinaram o VDM e as condições de serventia do local. Os trechos foram divididos em segmentos de 10m e foram realizados levantamentos de avaliação visual e estrutural do pavimento antes da execução, com medidas de deflexões com viga Benkelman e FWD e aberturas de poços de sondagem para determinação das espessuras das camadas e a caracterização dos materiais. Foram realizados 3 trechos experimentais com a utilização do geotêxtil tipo BIDIM OP 20 e 3 trechos sem o geotêxtil. A espessura do CBUQ utilizado foi de 4cm sobre o revestimento antigo para todos os segmentos.. Verificou que o pavimento original possuía boa capacidade estrutural apesar do 12

37 elevado grau de trincamento. E concluiu que durante o primeiro ano os trechos experimentais com geotêxtil e sem geotêxtil apresentaram bom desempenho. MOTTA e LEITE (2002) relatam uma parceria entre a COPPE e o CENPES com o objetivo de acumular dados de desempenho de trechos de pavimentos e verificar o comportamento ao envelhecimento de misturas asfálticas em serviço. Este estudo foi feito em seis trechos, com idades diferentes de implantação e várias condições de clima e tráfego. O acompanhamento se deu por visitas periódicas aos trechos, com coletas de corpos-de-prova extraídos in situ, medidas de avaliação superficial e medidas de avaliação estrutural com a viga Benkelman. O primeiro trecho analisado foi o Rio Orla que foi construído em novembro de 1991, em um trecho de 400m localizado na Avenida Sernambetiba, no Recreio dos Bandeirantes Rio de Janeiro, com CAP 40, local com temperatura média anual do ar (TMAA) em torno de 25ºC e temperatura média anual do pavimento (TMAPav) em torno de 34ºC. Este trecho tem um trânsito médio, composto principalmente de ônibus urbanos e de turismo em torno de 500 veículos comerciais dia. O segundo trecho experimental está localizado na rodovia Bandeirantes SP, construído em novembro de 1993 com uma extensão de 300m. Este trecho apresenta um TMAA em torno de 21ºC e a TMAPav em torno de 29ºC, O trecho foi executado utilizando um CAP20 produzido na refinaria Henrique Lage (REVAP) em São José dos Campos SP, a partir de uma mistura de petróleos nacionais com 84% de Marlim e 16% de Cabiúnas, apresentando um tráfego médio de 9000 veículos dia. O terceiro trecho experimental está localizado em Fortaleza na Avenida Washington Soares. Neste local foram construídos dois trechos experimentais o primeiro com extensão de 400m utilizou ligante do tipo CAP30/45 e o segundo com extensão de 200m utilizou CAP do tipo CAP50/60. Este trecho apresenta TMAA em torno de 27ºC e a TMAPav em torno de 36ºC, com tráfego estimado em torno de 4350 veículos comercias dia. O quarto trecho experimental foi construído em abril de 1995 na rodovia União e Industria, antigo traçado da BR040, entre Matias Barbosa e Juiz de Fora. Foi utilizado na construção do trecho experimental uma mistura reciclada a quente com agente rejuvenescedor de óleo de xisto, com uma extensão de 180m, neste local a TMAA é em torno de 19ºC e a TMAPav é de 26ºC. o agente rejuvenescedor utilizado foi do tipo 13

38 RA-75 produzido na SIX e um CAP20 produzido na REDUC, aos agregados foram 40% de material fresado e 60% de material virgem. O trecho experimental tem um tráfego em torno de 2500 veículos comercias dia por faixa de tráfego. O quinto trecho experimental foi construído em outubro de 1993 e está localizado na rodovia BR-476/PR, em São Mateus do Sul, com uma extensão de 800m com ligante obtido a partir de óleo de xisto, e apresenta uma TMAA de 17ºC e TMAPav de 24ºC, com um tráfego muito pesado. Neste trecho uma parte foi substituída em 1999 devido à presença de deformações permanentes muito acentuadas que ocorreram junto ao quebra molas em vista de problemas de má dosagem e problemas construtivos que resultaram em baixas densidades da mistura asfáltica. O sexto trecho experimental construído entre o acesso da ASBAC e o trevo do Presidente, próximo a Esplanada dos Ministérios em Brasília, e tem dois segmentos experimentais um com uma área de m² com um ligante do tipo CAP20 e o outro segmento com CAP20 modificado com 2% de asfaltita em uma área de m². Esta obra iniciou-se em setembro de 1999 e foi concluída em dezembro de No local dos trechos experimentais a TMAA é de 22ºC e a TMAPav em torno de 30ºC. MOTTA e LEITE (2002) apresentam as principais características das misturas asfálticas nos trechos estudados, também ressaltam que os trechos são chamados de experimentais somente devido ao fato de terem sido demarcados e acompanhados sistematicamente ao longo de alguns anos, mas as práticas construtivas, as dosagens e o dimensionamento estrutural dos trechos foram os tradicionais, sendo os mesmos que foram usados na extensão total de cada obra vinculada ao local. MOTTA e LEITE (2002) concluem que o acompanhamento sistemático destes trechos rodoviários em serviço permitiu comprovar que os ligantes asfálticos produzidos no Brasil comportam-se adequadamente quanto ao envelhecimento com o clima, comparável ao que acontece no EUA. O envelhecimento do ligante modifica as características mecânicas das misturas, tanto aumenta o módulo de resiliência como a resistência à tração estática. Comprovou - se que o envelhecimento de curto prazo vai contribuir de forma significativa para o envelhecimento total da mistura asfáltica. Assim sendo, é recomendável a utilização de prática de envelhecimento acelerado em laboratório durante a dosagem da mistura asfáltica, que faz parte da metodologia de dosagem SUPERPAVE, como forma de prever melhor o desempenho. 14

39 SEVERO et al (2004) tendo como base em estudos realizados no exterior de utilização de borracha de pneus inservíveis em misturas asfálticas, iniciou em 2001 um estudo em um trecho experimental na BR-116/RS entre os municípios de Guaíba e Camaquã, no Estado do Rio Grande do Sul. Esta rodovia foi implantada no ano de 1954 e pavimentada nos anos de 1958 a O primeiro trecho experimental foi construído com uma camada de 3,2cm de espessura em CBUQ com 12% de borracha sobre uma camada de revestimento existente de 14cm de espessura de CBUQ e uma camada de base e sub-base de 40cm de espessura de saibro arenoso. O segundo trecho possui 16cm de espessura de revestimento existente em CBUQ e a camada de base e sub-base é igual ao primeiro trecho. Segundo SEVERO et al (2004) o Volume Diário Médio (VDM) de veículos comerciais é de 1400 por faixa de tráfego. O monitoramento foi realizado em três etapas, após 10, 24 e 38 meses da execução, da atual estrutura com asfalto borracha. Nestas avaliações observou-se que onde havia mistura com asfalto borracha não houve trincamento até o 38º mês, já o local onde havia mistura com asfalto convencional apresentava 1,3% de área trincada, no 24º mês e 1,8% no 38º mês. Como se vê nestes relatos, o acompanhamento sistemático de qualquer trecho experimental até se obter a curva de desempenho completa, ou seja, até o fim da vida útil da solução é pouco relatado, por ser demorado. A maioria dos relatos restringe-se aos primeiros meses de observação. A grande dificuldade para obter resultados de trechos experimentais é o tempo necessário de observações que poderá ser muito grande caso se queira estimar o desempenho de trechos de alto volume de tráfego e período grande de projeto. As determinações de desempenho e da vida útil dos pavimentos não são tarefas simples, quando se pretende avaliar a eficiência de técnicas como as camadas intermediárias de geotêxteis, por exemplo. O uso de ensaios acelerados com simuladores de campo ou de laboratório ajudam a resolver algumas questões ligadas á modelagem do desempenho de trechos e especialmente se aplicam a comparação entre comportamento de materiais e soluções distintas de projeto. 15

40 2.2 SIMULADORES DE PEQUENO PORTE OU DE LABORATÓRIO Os simuladores de tráfego de pequeno porte de laboratório desempenham papel complementar àqueles das pistas experimentais. São ensaios acelerados, capazes de estimar em poucas horas o comportamento de uma mistura de concreto asfáltico ao final de sua vida de projeto. Estes ensaios acelerados em laboratório para estudo do fenômeno da deformação permanente são de certa forma, bastante aproximados das condições reais de solicitações sofridas pelo revestimento, e os resultados obtidos podem prover um critério de seleção de dosagem de misturas sob este aspecto. Existem no Brasil dois modelos de simuladores de laboratório: LCPC e APA, descritos a seguir. Estes simuladores geralmente são instalados em laboratórios, e apresentam algumas limitações quanto a suas condições de simulação. Alguns exemplos de simuladores de pequeno porte são: Holanda Shell (Rolling Well Machine): é uma pista circular de 3m de diâmetro, as seções de pavimentos são entre dois muros de concreto, as vigas possuem rodas nas extremidades, a carga se dá entre 1kN e 20kN e sua velocidade é de 20km/h. Portugal LNEC: é um equipamento para teste de revestimentos asfálticos em flexão dinâmica, sob ação de cargas rolantes repetidas. França LCPC: é um equipamento utilizado para estudar afundamento de trilha de roda. APA Departamento Transportes da Geórgia, criado em 1985: é um equipamento que pode ser usado para avaliar a deformação permanente, trincamento por fadiga e a suscetibilidade à umidade SIMULADOR DE TRÁFEGO DA USP LCPC (LABORATÓIRE CENTRAL DES PONTS ET CHAUSÉES) Um simulador de laboratório de pequeno porte conhecido como LPC Wheel-Tracking Rutting Test, foi desenvolvido pelo Laboratóire Central dês Ponts et Chausées no 16

41 período de 1968 a Este simulador tem a finalidade de estudar o afundamento de trilha de roda na fase de dosagem das misturas asfálticas. A Escola Politécnica da Universidade de São Paulo possui um LPC. Conforme MERIGHI (1995), o simulador da USP consiste basicamente de um conjunto composto por dois equipamentos mecânicos, acionados por dispositivos hidráulicos e pneumáticos. Um conjunto de equipamentos é destinado a simular o tráfego através da repetição de carga aplicada por uma roda submetida a esforço vertical e seu movimento longitudinal se dá sobre o corpo de prova. O equipamento de compactação é formado por um conjunto mecânico, acionado por um motor elétrico, um sistema hidropneumático acionado por uma central de ar comprimido de laboratório, comandado através de um painel eletro eletrônico. Para a confecção dos corpos-de-prova são necessários alguns componentes: Moldes: para a confecção dos corpos-de-prova; Mesa de Compactação: utilizada para fixação e apoio do molde; Eixo para Fixação da Roda: acionado hidraulicamente, o eixo permite o deslocamento da roda e três posições distintas que corresponde ao centro e bordas do corpo de prova; Sistema de Controle: consiste basicamente em um painel de controle. Seletor de posição de bloqueio do eixo da roda; Botão de emergência; Horímetro; Totalizador de ciclos do eixo de compactação; Manômetros; Válvulas de controle de pressão. As amostras de misturas asfálticas podem ser obtidas em campo ou no laboratório. No caso de se desejar ensaiar uma mistura asfáltica que está sendo lançada na pista, pode-se obter o corpo-de-prova prismático de duas formas: Colocação de uma chapa metálica apoiada na camada que vai receber o revestimento e sobre ela o molde metálico. Este lançamento pode ser feito pela própria vibro acabadora, porém a espessura deve ter 50mm no mínimo, e sua compactação deve ser com os mesmos equipamentos necessários para a 17

42 compactação do revestimento. Ao final da operação, extrai-se o molde tendo o cuidado de não danificá-lo. Outra possibilidade é a extração dos corpos-de-prova em pista por meio de uma serra munida de disco de corte. Para a obtenção de corpos-de-prova de laboratório, necessita-se de aproximadamente 15kg de mistura asfáltica para poder moldar um corpo-de-prova para o molde com 50mm de espessura. Com a mistura asfáltica pronta, os cuidados de compactação são os mesmos exigidos para a moldagem de corpos-de-prova Marshall. Com relação à temperatura, a mesa que vai receber a mistura também deverá estar aquecida. A fase de compactação do corpo de prova é feita pela passagem de um pneu que faz uma passada em cada borda e finalmente no centro, o pneu deve estar previamente calibrado à pressão de 0,1MPa. Esta operação deve ser repetida e o eixo da roda deve ser liberado para receber a ação da pressão de compactação, aumentando a pressão no pneu para 0,6MPa e a força do eixo para 5kN. A compactação deve ser conduzida sempre no sentido das bordas para o eixo, podendo o número de passadas nas bordas ser o dobro de passadas no eixo, até atingir o grau de compactação previsto. À medida que vai sendo compactado o corpode-prova, a mesa deverá ser levantada para o novo acréscimo de carga. O simulador de tráfego do Laboratório de Tecnologia de Pavimentos da Escola Politécnica da USP, Figura 2.1. tem as seguintes características: A simulação é feita sempre com dois corpos-de-prova por vez; Ciclos de 1Hz; Aceleração máxima de 10m/s 2 ; Pneu 400 x 8, inflado com pressão de 0,6MPa; Carga no eixo de 5,0kN; Amplitude da roda de 205mm; Movimentos da roda ao longo do eixo da placa são aplicados no centro da placa por aproximadamente 0,1s; Inclinação no eixo da roda de 0º a 10º; Curso vertical da mesa de apoio do corpo de prova de 150mm; Aquecedor até 70ºC; Painel de controle. 18

43 Figura 2.1 Simulador de tráfego tipo LPC da USP/SP Para a execução do ensaio são necessários sempre dois corpos-de-prova, cujos moldes são fixados no simulador. O nível de temperatura do ensaio pode ser ajustado conforme desejado, porém em geral se utiliza 60ºC. A roda começa a passar sobre a amostra com ciclo de 1Hz. De acordo com a norma francesa de 1991, as leituras do valor do afundamento de trilha de roda devem ser realizadas quando o eixo da roda atingir: 30; 100; 1000; 3000; ; e ciclos, e o ensaio deve ser interrompido se o afundamento for maior que 15mm. A utilização deste tipo de simulador de tráfego é muito importante, pois auxilia tanto no projeto e na dosagem de misturas asfálticas como na compreensão do desempenho dos revestimentos asfálticos. A avaliação da medida dos afundamentos de trilha de roda em misturas de concreto asfáltico submetidas a simulador de tráfego LCPC (Laboratóire Central dês Ponts et Chausées) fundamenta-se nas especificações francesas. O critério utilizado é o que especifica porcentagem máxima de afundamento em trilha de roda de 10% em relação à espessura da amostra ensaiada para ciclos, para misturas de concreto asfáltico adequadas a camada de revestimento. 19

44 COELHO (1996) realizou um estudo com o simulador de tráfego LCPC da USP, com objetivo de analisar os afundamentos de trilha de roda em três misturas de Concreto Betuminoso Usinado a Quente CBUQ. Nos três casos utilizou o CAP20 na composição das misturas ANALISADOR DE PAVIMENTO ASFÁLTICO APA O APA surgiu em 1985, no Departamento de Transporte da Geórgia, com o objetivo de desenvolver um método simplificado de ensaios para a previsão de características de deformação plástica de misturas asfálticas. O APA Analisador de Pavimento Asfáltico, é um simulador de pequeno porte que se encontrava instalado no laboratório de Misturas Asfálticas do CENPES/PETROBRAS, até 2004, e hoje está no laboratório da BR Distribuidora em São José dos Campos. Aspectos deste equipamento podem ser vistos na Figura 2.2. Este simulador pode ser usado para avaliar a deformação permanente, o trincamento por fadiga e a suscetibilidade à umidade de misturas asfálticas moldadas á quente e a frio. O tempo de teste para uma avaliação completa de deformação permanente é de 2 horas e 15 minutos para um total de ciclos. A suscetibilidade à deformação permanente é estimada colocando amostras retangulares ou cilíndricas sob cargas de roda metálicas que se apóiam em borrachas padronizadas. São obtidas medidas automáticas da profundidade da trilha de roda sob a passagem da roda. Experimentos realizados com vigotas oriundas do mesmo projeto de misturas, porém compactadas com diferentes temperaturas mostraram que existe influência da temperatura de compactação no teor de vazios e consequentemente nos afundamentos de trilha de roda (SÁ, 2003). Segundo SÁ (2003), os corpos-de-prova moldados para os experimentos no APA devem possuir (7 ± 1%) de vazios. No manual de operação é recomendado um limite máximo de deformação de 7mm ou ciclos de carga, o que ocorrer primeiro, para o fim de ensaio. 20

45 O APA possui rodas de alumínio côncavas, que se movem ao longo de uma mangueira de borracha de ¾ (19mm) de diâmetro pressurizada e esticada longitudinalmente sobre a amostra, gerando uma pressão de contato, mostrada na Figura 2.2. Porém a Figura 2.3 apresenta o mesmo equipamento porem com rodas de alumínio retas que operam sem a mangueira de borracha. SÁ (2003) descreve o APA como um equipamento com múltiplas funções, que além da avaliação da deformação plástica, tem sido empregado para análise de trincamento por fadiga e suscetibilidade à umidade de amostras tanto retangulares como cilíndricas, moldadas em laboratório. O equipamento permite que os testes de previsão de deformação permanente sejam efetuados simultaneamente sobre três amostras em forma de viga ou seis cilindros, ou uma combinação de ambos. Os testes de deformação permanente são conduzidos à temperatura controlada de 30 a 70ºC. Durante o ensaio pode-se simular uma pressão de pneus superior a 827kPa. A medida da profundidade da trilha de roda pode ser efetuada por um sistema de medição automática. Para determinar a resistência à fadiga a mangueira de borracha, usada no teste de deformação permanente é substituída por uma roda de aço. SÁ (2003) realizou estudo para determinação de deformação permanente em misturas asfálticas com a utilização do APA no CENPES. O estudo foi dividido em duas etapas. Na primeira etapa de ensaios no APA foram testadas misturas de CBUQ compostos de agregados miúdos, graúdos e cimentos asfálticos tradicionais e modificados. Foram empregados quatro diferentes tipos de ligante e a faixa granulométrica B do DNER foi usada para todos os corpos-de-prova testados: ligantes convencionais CAP20 e o CAP40 e os Asfaltos Modificados de dois tipos, denominados A e B: Na segunda etapa o teor de vazios adotado para as misturas foi diminuído, ficando em torno de 5% e também foram testados misturas de CBUQ, com cimentos asfálticos tradicionais (20 e 40) e 11 tipos de asfaltos modificados por polímeros. 21

46 SÁ (2003) observou que as misturas testadas apresentaram profundidades de afundamentos de trilha de roda variando de 1,6mm até 11,44mm. O ensaio de deformação permanente no APA não se mostrou favorável à execução em corpos-deprova cilíndricos, por apresentarem problemas na junção dos corpos-de-prova de cada molde. Deve-se também reavaliar o teor de vazios sugerido na proposta de método do APA para a realização desses ensaios que é de 7 ± 1% de vazios. Figura 2.2 Analisador de Pavimento Asfáltico CENPES/PETROBRAS. Figura 2.3 APA com rodas de aço para ensaios de trincamento por fadiga. 22

47 2.3 SIMULADORES DE TRÁFEGO DE GRANDE PORTE Os simuladores de grande porte operam em lugares à céu aberto. Na década de 1940 um simulador de tráfego de grande porte foi usado num estudo de desenvolvimento do método Marshall. Alguns exemplos de simuladores de grande porte de primeira geração (MOTTA, 1995) são: Nova Zelândia - Universidade Canterbury (1970): possui um anel octogonal com diâmetro de 20m e dois conjuntos de rodas duplas, o deslocamento lateral da carga é realizada através de pesos de concreto, e esta carga varia de 13,3kN a 40kN a uma velocidade de 20km/h. Universidade do estado de Washington (1970): possui três conjuntos de rodas duplas, tem diâmetro de 26m, as rodas externas são livres e as internas são tracionadas deslocando lateralmente. Universidade do estado Pennsylvânia (1970): é um circuito oval com 1,3km de extensão. Suíça (1970): possui três braços radiais com rodas duplas com diâmetro de 32m e sua carga é de 50kN. França LCPC (NANTES): o mais completo com diâmetro de 41m, a largura da pista é de 6m, possui 4 braços com rodas duplas e seu deslocamento é lateral DADOS TÉCNICOS E OPERACIONAIS DO SIMULADOR DE TRÁFEGO CIRCULAR DO IPR/DNER DE GRANDE PORTE A construção da pista experimental do IPR/DNER com simulador circular foi a primeira realizada no Brasil. Na década de 1970 foram analisados pelos pesquisadores do IPR diferentes tipos de pistas experimentais e simuladores de tráfego existentes à época no mundo, verificando vantagens e desvantagens, através de detalhes de projeto, fotografias, publicações e visitas nos Estados Unidos, Inglaterra, Portugal e França. Pistas experimentais circulares dos Estados Unidos, Inglaterra, Checoslováquia, Argentina, México e Hungria, ajudaram o IPR/DNER a optar pela construção de uma pista experimental circular, do tipo carrossel, semelhante à existente na Washington State University WSU, na cidade de Pulmann, Estado de Washington (SILVA, 2001). 23

48 No ano de 1975 iniciou-se o projeto de construção da pista que foi instalada no Centro Rodoviário em Parada de Lucas km 163 da Rodovia Presidente Dutra Rio de Janeiro. A Pista Circular Experimental do IPR/DNER é constituída por um conjunto de sistemas móveis e de instalações fixas conforme Figuras 2.4, 2.5 e 2.6 tendo como principais componentes: Trem de prova; Conversor de CA / CC; Quadros de comando e de força; Sistema de transmissão de energia elétrica; Pavimento teste; Laboratório de mecânica e de eletro-eletrônico; Instalações prediais. O trem de prova do Simulador Circular do IPR/DNER possui três braços conforme mostra a figura 2.4. Figura 2.4 Características Gerais da Pista Circular Experimental do IPR/DNER (SILVA, 2001). 24

49 Figura 2.5 Detalhes Braços do Trem de Prova TP, IPR/DNER (SILVA, 2001) Figura 2.6 Vista Superior da Pista Circular Experimental do IPR /DNER (SILVA, 2001). Segundo SILVA (2001) o trem de prova é constituído por uma treliça metálica, dotada de uma armadura central, em forma hexagonal, com 2,40m de lado, à qual estão fixados três braços com 12,9m cada. Na extremidade de cada braço, está montado um sistema completo de acionamento, constituído por um motor de 60CV, CC, arrefecido por ventoinha elétrica, ao qual estão conectados uma caixa de redução, mancais, eixo 25

50 cardan, sistema de feixe de molas planas, conjunto de rodas duplas dotadas de pneus 1100R22 e sistema de regulagem das rodas. SILVA (2001) descreve o simulador de tráfego do IPR como: Sob o hexágono central da treliça, está montado o mecanismo do excêntrico, que permite o deslocamento lateral do trem de prova, a cada giro deste, com amplitude regulável, de 0 a 2,20m. Este sistema é formado por uma corrente guia, base móvel de apoio, caixa de redução, cabo flexível, cinco engrenagens e duas correntes metálicas. No centro do hexágono, está fixado o eixo do trem de prova, que atua em um conjunto com bucha e mancal móveis. No prolongamento inferior deste eixo está montado o coletor de energia elétrica, com 28 anéis e respectivas escovas, através do qual a energia elétrica é transmitida do conversor e quadros de comando e força para o sistema de propulsão do trem de prova. A ligação de energia elétrica entre o conversor e os quadros de comando e força, com os sistemas de propulsão do trem de prova, é feita através do coletor, por meio de cabos elétricos, assentes em calhas metálicas especiais. Em um único gabinete metálico, está montado o conversor CA / CC, de 440 VAC de entrada, e saída ajustável de 0 a 500 VAC, com 144 kw de capacidade. O trem de prova tem um peso total de 17,1tf, sendo apoiado em três conjuntos de rodas duplas, dotadas de pneus radiais, 1100R22, inflados a 105lb/pol 2, com carga por conjunto de rodas de 5,7tf. A Tabela 2.1 mostra as características do Trem de Prova Circular do IPR /DNER. O equipamento de comando é alojado na sala de controle, construída adjacente à pista de modo a permitir uma visão completa da mesma. Embora nominalmente o simulador possa em geral atingir 80km/h, a maioria dos experimentos já realizados na pista do IPR utilizou a velocidade de operação de 40km/h. Nesta velocidade, são aplicados ao pavimento pelos três conjuntos de rodas, aproximadamente 1500 carregamentos por hora. Para que se tenha uma cobertura completa da área transversal útil do pavimento, o centro de rotação da estrutura pode ser colocado excentricamente à pista girando lentamente, completando um círculo médio a cada perímetro de 80m e raio de 12,9m (correspondente ao braço do trem de prova). A largura da faixa do pavimento que pode ser solicitada pelo carregamento é ajustável de 0 a 2,2m, e a cada 760 giros do trem de prova, as rodas retornam ao ponto inicial do deslocamento transversal. 26

51 Tabela Características do trem de prova circular do IPR/DNER (SILVA,2001) VELOCIDADE (km/h) Nº de VOLTAS/HORA PERÍODO VOLTA/SEGUNDO , , , , , , , , , , , , , , , , TRABALHOS REALIZADOS COM O SIMULADOR CIRCULAR DO IPR/DNER. O instituto de Pesquisa Rodoviário IPR, após o término da construção da Pista Circular Experimental em 1979, iniciou um programa de pesquisa. A partir deste ano o IPR realizou vários estudos que tem ajudado a entender melhor o comportamento dos materiais utilizados na pavimentação, contando com a participação e supervisão do Professor Salomão Pinto. A lista dos trabalhos realizados na pista circular pode ser vista na Tabela 2.2 desde sua concepção e estão descritas em SILVA, (2001), onde são apresentados os resumos dos estudos utilizando o simulador tráfego do IPR/DNER. PINTO (2005) faz o relato da pesquisa mais recente na pista circular do IPR que teve início em 2002 e teve como objetivo verificar se asfaltos Multigrade produzidos no Chile possuem propriedades reológicas melhoradas quando comparadas ao CAP40, produzido no Brasil, proporcionando um melhor desempenho do pavimento. Esta pesquisa foi realizada no simulador de tráfego da Pista Circular Experimental com a seguinte estrutura: subleito de argila amarela, base com 20cm de espessura de Brita Graduada BG, concreto asfáltico com 5cm de espessura, Whitetopping com 15cm de espessura e sobre este os materiais a serem testados. Essas condições foram iguais 27

52 para os dois tipos de ligantes. A pista foi dividida em duas partes tendo a metade da pista 5cm de espessura de concreto asfáltico com a utilização do CAP40 e a outra metade da pista com 5cm de espessura de concreto asfáltico com a utilização do asfalto Chileno Multigrade. Monitorou-se o desempenho quanto à deformação permanente (através da evolução da flecha máxima) e das propriedades dos ligantes (Penetração 25 C, Ponto de Amolecimento, Viscosidade Absoluta 60 C) e ensaios mecânicos de tração indireta e módulo de resiliência. As misturas com CAP40 e com o Asfalto Multigrade, foram comparadas nas mesmas condições de temperatura, teor de ligante, granulometria e tipo dos agregados.. Esta pesquisa teve a duração de um ano, com a finalização dos trabalhos em dezembro de Tabela Estudos Desenvolvidos na Pista Experimental do IPR/DNER desde sua Concepção (modificado de SILVA, 2001) SERVIÇOS OBJETO PERÍODO SUPERVISÃO DNER/EDIL Eng. Mont Prestação de serviços, instalação e 09/02/79 Ltda montagem da pista a DNER/SET Sist. Eng. Transp. Ltda DNER/SET Sist. Eng. Transp. Ltda DNER/MÁXIMA Consultora Ltda DNER/MÁXIMA Consultora Ltda DNER/MÁXIMA Consultora Ltda DNER/ABCP/INSPECTOR Engenharia Ltda Prestação de serviços para operação da pista Operação da pista e pesquisa sobre revestimento TSD e CBUQ Recuperação e/ou atualização do projeto e operação da pista Manutenção de equipamentos e treinamento de pessoal do DNER Operação e pesquisa de revestimento CBUQ c/ diferentes espessuras Pesquisa sobre Concreto Rolado 21/01/81 30/07/80 a 13/07/82 01/10/82 a 05/07/83 26/10/87 a 26/11/89 20/12/89 a 27/02/91 23/04/91 a 20/08/ SALOMÃO PINTO DNER/ABCP/INSPECTOR Engenharia Ltda Pesquisa sobre Concreto Rolado para tráfego pesado 1993 DNER/ABCP/PROCRED S.A. Pesquisa sobre Whitetopping 04/97 a 06/98 DNIT/ASFALCHILE Asfalto Chileno tipo Multigrade 12/02 a 12/03 28

53 2.4 SIMULADOR DE TRÁFEGO DE MÉDIO PORTE Os simuladores de médio porte na sua maioria também operam à céu aberto. Alguns exemplos de simuladores de médio porte são. Alemanha (1960): o simulador de médio porte da Alemanha apresenta duas vigas metálicas paralelas que suportam uma plataforma móvel que carrega uma roda de 100cm de diâmetro e sua velocidade chega a 50km/h. Sua carga varia de 4kN a 20kN, as seções de pavimento são de 10m úteis e 30m de aceleração e desaceleração. África do Sul (1970): é o mais diferente dos demais, denominado HVS (Heavy Vehicle Simulator), foi montado em uma estrutura sobre rodas, que podem deslocá-lo por meios próprios até o local de testes, realizando o carregamento na pista real. Sua aplicação de carga pode variar de 20kN a 80kN a uma velocidade de 10km/h, carregamento nos dois sentidos com extensão de 6m e largura de 1m. Austrália e USA (1980) ALF (Accelerated Loading Facility): possui uma estrutura metálica de suporte, sua carga varia de 40kN a 80kN com rodas duplas a uma velocidade de 20km/h em seções testes de 12m. Tem um sistema de aceleração e desaceleração por rampas, carregamento em um sentido e o deslocamento transversal é dado por todo o equipamento. Neste grupo enquadra-se também o segundo simulador instalado no Brasil que é o da UFRGS descrito a seguir DESENVOLVIMENTO DO EQUIPAMENTO SIMULADOR DE TRÁFEGO DA UFRGS E DO DAER/RS. O simulador de tráfego da UFRGS DAER/RS foi construído entre 1992 e 1994 pelo DAER/RS. A motivação inicial para sua construção foi conhecer o comportamento estrutural de camadas de basalto alterado quando empregado em rodovias de baixo volume de tráfego. Esta pesquisa foi desenvolvida em conjunto pelo Departamento Autônomo de Estradas e Rodagem do RS (DAER/RS) e pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). 29

54 Para desenvolver o simulador de tráfego da UFRGS DAER foram estudadas as principais características dos simuladores em operação à época a nível mundial. A equipe da UFRGS e do DAER optaram por um simulador de tamanho médio, com o objetivo de reproduzir o mais real possível, o efeito do tráfego sobre uma estrutura de pavimento. O simulador da UFRGS DAER/RS é semelhante ao ALF (Accelerated Loading Facility), norte americano. Conforme CERATTI et al. (2000) o projeto foi desenvolvido pelo Grupo de Projeto Mecânico e Avaliação Industrial (GPA) do Departamento de Engenharia Mecânica da UFRGS. Apresenta as seguintes características (NUÑEZ,1997): Velocidade de deslocamento regulável (até 10km/h); Carga máxima aplicável: 65kN; Comprimento: 15m; Largura: 2,5m; Altura: 4,3m; Espaço de aplicação da carga sobre o pavimento: 8m; Espaço de aceleração e desaceleração: 3m; Sistema de rodado: simples ou duplo; Tipo de carregamento aplicado: linear, unidirecional e não tracionado; Principio de aplicação de cargas: hidráulico; Principio de acionamento geral: elétrico. O simulador de tráfego da UFRGS é formado por diversos sistemas descritos por, (NUÑEZ,1997) e reproduzido a seguir: Sistema de Guiamento do Rodado O rodado pode ser simples ou duplo, o carro desloca-se sobre trilhos, tracionados por cabos de aço. Este carro possui 5 rodas laterais que promovem o seu guiamento, sendo que três delas servem para o guiamento da carga e as outras duas rodas servem para o guiamento durante o retorno do carro, durante o ciclo de aplicação. Sistema de Aplicação de Carga A aplicada de carga se faz através de uma unidade hidráulica, comandada eletricamente por um cilindro hidráulico. O sistema de aplicação de carga se dá com 30

55 deslocamento em um único sentido (unidirecional), e o retorno do carro se dá com o rodado suspenso. Sistema de Amortecimento O sistema de amortecimento é um dispositivo de segurança composto de molas helicoidais fixadas nas extremidades dos trilhos de guiamento e tem como função principal a parada com segurança do carro, prevenindo uma provável falha no sistema de controle. Sistema de Acionamento O sistema é acionado por um motor de indução trifásica de rotor bobinado, possui freios eletromagnéticos, com potência de 15CV e um redutor com redução de 1:9,4. Este conjunto aciona um tambor ao qual está ligado o cabo de aço que movimenta o carro. O cabo de aço possui um mecanismo em uma das extremidades com a finalidade de mantê-lo sempre esticado. Sistema de Rodado O sistema de rodado do carro é ligado ao carro por um garfo articulado, este rodado possui um semi eixo de caminhão na extremidade. O semi - eixo é regulável de forma a permitir o alinhamento do rodado. São utilizados rodados comerciais de caminhões. Estrutura de Suporte Geral Esta estrutura serve de reação às cargas, e é apoiada sobre duas vigas caixão localizado na extremidade do simulador, a estrutura é composta por painéis Bailey tipo BB.1 sobreposto. Sistema de Controle O sistema de controle é composto por um quadro de comando elétrico com grau de proteção e através de um microprocessador programável acoplado, aciona todos os sistemas integrantes do simulador de tráfego. Também possui um quadro de resistores, que tem como função o controle da velocidade do acionamento. Sistema de Aceleração e Desaceleração O sistema de aceleração e desaceleração de deslocamento do carro é comandado pelo sistema de controle, através do acionamento do freio do motor elétrico, e segundo 31

56 um sinal elétrico originário de sensores fotoelétricos, instalados ao longo dos trilhos de guiamento do carro. Sistema de Deslocamento Transversal O equipamento possui um deslocamento transversal, de forma a impedir a formação de afundamentos de trilhas de roda pela passagem das rodas em um único local. Este deslocamento ocorre toda vez que o rodado retorna suspenso para o inicio de cada ciclo. O deslocamento ocorre sobre roletes fixos à viga de apoio da estrutura e o sistema de acionamento é feito por um motor elétrico de 3CV com redutor, instalado nesta viga, em cada extremidade do equipamento. O simulador de tráfego da UFRGS DAER/RS está instalado em uma Área de Testes de Pavimentos, no campus da UFRGS, conforme mostra a Figura 2.7. Nesta área é possível a execução de 9 pistas experimentais com 3 metros de largura e 20 metros de comprimento cada. O acionamento e controle do simulador de tráfego são feitos em uma central localizada próximo às pistas, neste local também está instalado o quadro de comando elétrico. Figura Simulador de Tráfego da UFRGS DAER/RS sobre uma pista de teste (foto: Laura Motta) 32

57 2.4.2 TRABALHOS REALIZADOS COM A UTILIZAÇÃO DO SIMULADOR DE TRÁFEGO DA UFRGS DAER/RS. A primeira pesquisa realizada com a utilização do Simulador de Tráfego da UFRGS DAER/RS, foi realizada por NUÑEZ (1997). O objetivo da pesquisa era analisar a capacidade do basalto alterado como material para rodovias de baixo volume de tráfego no Estado do Rio Grande do Sul. De acordo com NUÑEZ (1997), o desempenho de pavimentos com camadas de basalto alterado, avaliados nas pistas experimentais foi satisfatório, possibilitando a indicação do emprego do material para pavimentação extensiva de rodovias coletoras, com garantia de boa qualidade técnica e notável economia. No ano de 1999 a UFRGS, o DAER/RS e a empresa Ober S.A., desenvolveram um estudo para comparar o processo de reflexão de trincas em recapeamentos asfálticos executados sobre pavimentos trincados, com a utilização do simulador de tráfego da UFRGS DAER/RS. Na ocasião foi construída uma pista experimental com revestimentos de concreto asfáltico, no qual foram serradas trincas para simular a fadiga. Esta pista foi dividida em três segmentos, sendo que em duas foram colocadas mantas de geotêxteis de diferentes características, como camada intermediaria e no outro segmento foi executado o reforço diretamente sobre a camada trincada. Os resultados obtidos por VIERA (2000) constataram que a inclusão do geotêxtil não tecido agiu como elemento retardador da propagação das trincas por fadiga e como membrana impermeável. E que a utilização dessa tecnologia pode se refletir em uma economia inicial com a redução da camada asfáltica de reforço, ou ao longo do tempo com o aumento da vida útil do pavimento. Outro trabalho realizado com o Simulador está descrito em GONÇALVES (2002). Para este estudo foi feita uma instrumentação em seis seções experimentais com revestimentos constituídos por misturas de concreto asfáltico convencional e modificados por polímeros. Porém destas seis seções apenas duas foi submetido aos esforços das cargas do tráfego durante este estudo. Estas seções foram monitoradas com medidores de tensões e deformações, instalados em diferentes pontos. 33

58 Esses instrumentos serviram para analisar o processo do cálculo de tensões e deformações em estruturas de pavimentos flexíveis e está relatado em detalhes na tese de doutorado de GONÇALVES (2002). CARDOSO (2004) comparou o comportamento mecânico de uma mistura asfáltica com cimento asfáltico convencional (CAP20) e de uma mistura asfáltica com cimento asfáltico modificado por polímero (3% SBS). Foram moldados corpos-de-prova em laboratório e também extraídos corpos-de-prova das seções estudadas por GONÇALVES (2002). Com os corpos-de-prova extraídos e moldados foram determinados os Módulos de Resiliência, Resistência à Tração, Comportamento a Fadiga e a Deformação Permanente. Os resultados obtidos neste estudo indicaram que a relação MR/RT de campo foi superior às encontradas em misturas de laboratórios, verificando que as resistências à tração das misturas de campo estavam bem abaixo das definidas em laboratório, porque o grau de compactação de campo foi baixo, conduzindo a valores de vazios bem abaixo dos esperados em laboratório. O desempenho das misturas estudadas em função da baixa resistência à tração, do alto teor de vazios e da provável oxidação dos ligantes, sob condições climáticas e de tráfego, foi de uma evolução prematura dos mecanismos de degradação destas misturas, tais como trincamento e afundamento de trilhas de roda. A reflexão de trincas é considerada um dos maiores problemas a serem resolvidos na restauração de rodovias. Este fenômeno ocorre na interligação das micro fissuras da massa asfáltica, devido à repetição dos ciclos de carga. Em geral, os movimentos causados pela reflexão de trincas decorrem dos deslocamentos verticais diferentes entre as paredes de uma trinca na passagem de carga de roda, ocorrendo a deformações cisalhantes na camada do recapeamento, e os movimentos horizontais de abertura e fechamento de trinca devido a variação de temperatura, entre outros. Para observar estas situações de reflexão de trinca AZAMBUJA (2004) realizou um estudo sobre o desempenho de uma estrutura de pavimentos, recapeado em tratamento superficial duplo TSD, através de ensaios acelerados com a utilização do Simulador de Tráfego linear da UFRGS DAER/RS, em escala real. 34

59 Para a realização da pesquisa foi utilizada uma das pistas estudada por GONÇALVES (2002), onde foram executadas quatro áreas de trincamento artificial, com uma serra circular, semelhante ao padrão de trincamento causado por fadiga. O estudo também foi monitorado com células de carga, strain-gages e sensores de temperatura. Foi utilizada a carga total do eixo de 100kN com o objetivo de acelerar o processo de degradação. A atuação do trem de carga foi de abril a junho de 2003 totalizando 1,2 x 10 5 ciclos de carga. As deflexões máximas evoluíram depois dos ciclos de carga, e o fenômeno de reflexões de trincas foi percebido até os primeiros ciclos da carga aproximadamente. Após os ciclos, as velocidades de trincamento em áreas trincadas e não trincadas previamente começaram a se aproximar, deduzindo-se que o trincamento foi causado pela fadiga de todo o revestimento asfáltico. 2.5 SIMULADOR DE TRÁFEGO MÓVEL HVS - SIMULAR Milhares de carros e caminhões trafegam diariamente pelas rodovias e estradas de nosso país transformando essa imensa malha rodoviária em verdadeiras artérias que têm como função básica permitir a interligação de toda nação. Por estas artérias escoa o que se produz no país e deslocam-se as pessoas. Porém para a eficácia desse processo é preciso que se mantenham as artérias dimensionadas e bem conservadas. Assim, considera-se que o desenvolvimento pela empresa Cifali de uma linha de simuladores de tráfego móvel é um importante passo para o desenvolvimento de tecnologias de pavimento pela mobilidade do mesmo e pela ampliação do número de simuladores existentes no país. Baseia-se nos simuladores da África do Sul e também tem algumas características do Simulador da UFRGS. O simulador linear de tráfego do tipo HVS, deslocável sobre rodas, foi desenvolvido e construído pela Cifali conforme Figura 2.8, com a colaboração da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, a partir da experiência desta com aproximadamente dez anos na operação do Simulador de Tráfego UFRGS/DAER. O Simulador de Tráfego Móvel HVS (Hércules Veículo Simulador) possui as características principais na sua configuração mostradas na Tabela

60 Figura Deslocamento do Simulador de Tráfego da Simular Tabela Ficha técnica do Simulador de tráfego Móvel Simular (catálogo da Empresa) Comprimento total do equipamento Largura total Altura Peso de transporte (sem lastro) Peso total com lastro Tanque dágua (3 x 8850 L) Velocidade Comprimento de simulação máxima 20,7 m 3,1 m 4,4 m 32 t 58,5 t L 7km/h 11 m Comprimento de simulação útil 5,0m Largura de simulação Ciclos (Sentido Único) Ciclos (Sentidos Opostos) Carga máxima aplicada (semi - eixo) Pneus Tensão de comando/força Frequência 1 m 350 ciclos p/h 700 ciclos p/h 8600 Kgf 900; 1000; super single 220 V; 380 V 50 / 60 H 36

61 O Simulador de Tráfego Móvel desenvolvido pela Cifali, hoje sob a responsabilidade da empresa Simular, HVS é formado por diversos sistemas descritos a seguir: Sistema de Guiamento do Rodado: O equipamento possui um conjunto de rodado duplo ou simples o qual exerce pressão sobre o pavimento a ser testado de acordo com dados predeterminados. O carro possui rodas laterais que promovem o seu guiamento, sobre trilhos tracionados por um cabo de aço conforme Figura 2.9. Figura Sistema de Guiamento do Rodado Sistema de Aplicação de Cargas A aplicação de carga se faz através de uma unidade hidráulica, comandada por um cilindro hidráulico que varia de 15kN até 90kN, com uma velocidade máxima de 9km/h, no semi-eixo o que permite acelerar os esforços associados ao carregamento e simular, efetivamente, as sobrecargas, conforme mostrado na Figura O sistema se dá com deslocamento em um único sentido (unidirecional) ou nos dois sentidos (sentidos - opostos), conforme determinação do projetista: Sentido Único: o carro desloca-se no sentido longitudinal do equipamento havendo contato do pneu com o pavimento somente em um único sentido, o retorno se dá com o rodado suspenso (recomendado para ensaios de fadiga); 37

62 Sentido - Oposto: o carro desloca-se no sentido longitudinal do equipamento havendo contato do pneu com o pavimento tanto na ida quanto na volta (recomendado para estudos de afundamento de trilha de roda). Sistema de Deslocamento Transversal O deslocamento pode ser feito de duas maneiras: Deslocamento Lateral Transversal Estático: é quando o conjunto chega ao fim do curso de um sentido e movimenta-se lateralmente fazendo que este no próximo curso não passe sobre o percurso anterior; Deslocamento Lateral Transversal: este movimento é similar ao estático porém o conjunto desloca-se transversalmente durante o trajeto do percurso. Estes deslocamentos são ajustados no painel de controle do simulador podendo-se regular o tempo de deslocamento conforme necessário - Figura Figura Sistema de Aplicação de Cargas Através de um Cilindro Hidráulico 38

63 Figura Sistema de Deslocamento Transversal Sistema de Amortecimento: O sistema de amortecimento é um dispositivo de segurança composto por molas helicoidais fixadas nas extremidades dos trilhos de guiamento e sua principal função é a parada do carro com segurança prevenindo uma falha no sistema de controle - Figura Figura Sistema de Amortecimento do Trem-de-Prova 39

64 Sistema de Acionamento: O sistema é acionado por um motor de indução tipo gaiola, de 60HP, 1770RPM e pode operar tanto com 220/380/440V. O sistema de acionamento é comandado pelo sistema de controle que através de sensores indutivos instalados ao longo do trilho do carro transmite um sinal à contatora e a mesma transmite um sinal ao sistema de acionamento gerando a desaceleração /aceleração do carro - Figuras 2.13 e Figura Motor Indutivo Tipo Gaiola de 60 HP Figura Sensores Indutivos 40

65 Sistema de Rodado: O sistema de rodado do carro se dá por um garfo articulado que possui um semi-eixo de caminhão na extremidade. São utilizados rodados comerciais de caminhões, conforme mostra a Figura Figura Sistema de Rodado Sistema de Controle: O sistema de controle é composto por um quadro de comando elétrico e de um microprocessador programável acoplado, que aciona todos os sistemas integrantes do simulador de tráfego, conforme mostrado na Figura Figura Sistema de Controle do Simulador de Tráfego Móvel da Simular 41

66 Sistema de Aceleração e Desaceleração: O sistema de aceleração e desaceleração de deslocamento do carro é comandado pelo sistema de controle, através do acionamento do freio do motor elétrico, e segundo um sinal elétrico originário de sensores instalados ao longo dos trilhos de guiamento do carro. Sistema de Emergência: O sistema é composto por duas caixas de segurança instaladas nas laterais do Simulador conforme mostrado na Figura Também possui um sistema de emergência no quadro de controle, dentro da cabine. Figura Sistema de Segurança Instalados nas Laterais do Simulador Este equipamento tem fácil mobilidade e pode ser deslocado entre os locais de testes através de um cavalo mecânico, como visto na Figura 2.8. O simulador de tráfego HVS fabricado no Brasil tem como principal característica sua mobilidade, podendo se deslocar por rodovias se necessário, para realização de testes e estudos em pistas reais de rodovias, vias urbanas ou pistas de aeroportos, através de reboque, onde é operado hidraulicamente e os carregamentos podem ser aplicados com rodas simples ou dupla. Esta característica é única, em simuladores de tráfego semelhantes existentes no Brasil e de grande importância, considerando-se as 42

67 dimensões de nosso país e as distâncias a serem percorridas para se alcançar locais de características distintas. Permitem também testar diversos tipos de materiais como asfalto modificado com polímeros, borracha, concreto, bases recicladas, etc. Enfim, favorece a escolha e o dimensionamento correto de tecnologias a serem empregada na construção ou recuperação de uma rodovia. Certamente, a disponibilidade deste tipo de equipamento no país, abrirá caminho para grandes avanços no conhecimento do comportamento de pavimentos e será instrumento importante para o estabelecimento de parâmetros para otimização de dimensionamento de pavimentos e utilização de novos materiais ou processos executivos ESTUDOS JÁ REALIZADOS COM O SIMULADOR MÓVEL SIMULAR O primeiro simulador de tráfego móvel da América Latina foi desenvolvido e patenteado pela Cifali no ano de 2002, e hoje pertence à empresa Simular que possui 2 unidades deste. A primeira unidade foi utilizada no inicio de uma pesquisa do DAER- RS e no estudo realizado na concessionária de rodovias AUTO VIAS em São Paulo no ano de A segunda unidade foi utilizada na etapa final dos estudos realizados pelo DAER-RS. O estudo realizado em parceria entre o DAER-RS, Simular, Brasília Guaíba Obras Públicas e Greca Asfaltos na RS 122 teve inicio em agosto de 2003, com dois segmentos experimentais contíguos de 300 metros de extensão, sendo um com revestimento de concreto asfáltico convencional e o outro modificado com borracha. O objetivo dos testes é comparar, através da simulação acelerada em escala real, o comportamento destes dois diferentes tipos de ligantes, apontando a melhor e mais econômica solução para esta aplicação específica. A RS/122 é a principal rodovia estadual de ligação entre a região metropolitana de Porto Alegre e o Vale do Sapateiro com o Pólo Metal - mecânico de Caxias do Sul. O tráfego é intenso, com uma média de 15 mil veículos por dia, sendo 35% deste total de veículos comerciais. Atualmente está sendo duplicada e restaurada (DAER-RS, 2004). 43

68 Foram realizados os testes com o simulador de trafego móvel do tipo HVS, que permitiu à equipe de técnicos responsáveis pela pesquisa obter conclusões importantes sobre o desempenho funcional do pavimento testado. Dentre as conclusões feitas pelo DAER-RS (2004), está que CBUQ convencional apresentou um excelente desempenho, e a estrutura do pavimento existente está muito bem consolidada o que permitiu realizar testes acelerados avaliando especificamente o revestimento. Após aplicação de 1,2 x 10 6 ciclos de carga, com variação de cargas entre 4,1tf a 9,1tf no semi eixo chegou-se à conclusão que equivaleria a um N de 5 x 10 7 passagens do eixo padrão. Os resultados do asfalto borracha até o momento não foram divulgados. O trabalho realizado com o HVS na Via Anhanguera, no Estado de São Paulo, localizado na Rodovia SP 330 sentido São Paulo Ribeirão Preto, de responsabilidade da Concessionária Autovias, teve quatro seções teste construídas. De acordo com o relatório da Autovias, o pavimento original é constituído por revestimento asfáltico com 15cm de espessura, base de solo cimento com 20cm de espessura, uma sub base com solo estabilizado granulometricamente com 20cm de espessura e o subleito composto por material silto argiloso (AUTO VIAS, 2004). As seções de reabilitação foram construídas no ano de 2003 isoladamente ou pela associação das seguintes camadas: Tratamento Superficial Duplo com Polímero; Tratamento Superficial Duplo e Micro Revestimento a Frio com Polímero; Tratamento Superficial Simples e Micro Revestimento a Frio com Polímero; Tratamento Superficial Simples. A pesquisa com Simulador de Tráfego permitiu à AUTO VIAS (2004) concluir que a solução de reabilitação dos pavimentos da Via Anhanguera com o Tratamento Superficial Simples seguida de Micro Revestimento a Frio com Polímero é adequada para o tráfego futuro do local. 2.6 INSTRUMENTAÇÃO EM PISTAS EXPERIMENTAIS Muitos fatores afetam o projeto estrutural de um pavimento. A Mecânica dos Pavimentos leva em conta ensaios dinâmicos de caracterização dos solos, parâmetros 44

69 de tráfego, magnitude das cargas, temperatura, condições de drenagem, e fatores ambientais na análise de tensões e deformações nas camadas. Para melhorar a modelagem destas variáveis são realizados estudos com a finalidade de entender o comportamento das camadas dos pavimentos. Entretanto, na prática a maioria dos projetistas ainda utiliza métodos empíricos desenvolvidos no exterior, onde as condições climáticas e os materiais são diferentes dos utilizados no Brasil. A instrumentação de estruturas de pavimentos in situ, tem a finalidade principal de buscar subsídios que possibilitem entender o desenvolvimento das tensões e deformações que atuam nos pavimentos. A realização de medidas de deformação in situ, através da utilização de instrumentos colocados na estrutura dos pavimentos, é muito importante, principalmente pelo fato de auxiliar no desenvolvimento de projetos para novos materiais na estimativa do desempenho dos pavimentos em função do carregamento, das condições ambientais e também na melhoria dos métodos de projetos existentes. MOTTA (1979) utilizou termopares, em medições de temperatura que foram realizadas em um painel experimental da COPPE e na pista experimental de Imbituba, na BR 101 em Santa Catarina SC, do DNER. Os objetivos foram analisar o efeito da temperatura nas deflexões (influência da temperatura do revestimento nas medições com viga Benkelman) e a estimativa de perfis de temperatura (determinação da temperatura em diferentes camadas). Verificou que os termopares tiveram bom desempenho em instalações de campo, são duráveis e estáveis ao longo do tempo e que existe alguma influência da temperatura nas deflexões. SILVA (2001) utilizou em 1998, na Pista Circular Experimental do IPR/DNER em uma pesquisa do WT Whitetopping seis extensômetros e duas células de carga. Esta instrumentação foi proposta e desenvolvida pela MTL Engenharia LTDA, com o objetivo de determinar o desempenho do reforço do tipo WT em termos de vida de fadiga. Os extensômetros de resistência elétrica e as células de carga instaladas em pontos da estrutura do pavimento eram ligadas a um sistema de aquisição de dados gerenciado por um computador. 45

70 Neste experimento a pista foi dividida em dois trechos sendo que o primeiro foi constituído de concreto simples (CCP) e o segundo de concreto com fibras metálicas. Os extensômetros ou strain gages de resistência (120 Ω) e sensibilidade de 7 x 10-6 m/m, fabricados pela KYOWA, foram instalados a cerca de 2cm acima da camada de CBUQ com o cuidado de ficarem imersos no concreto, mas o mais próximo possível da fibra inferior (contato entre CCP e CBUQ) e no centro da faixa de rolamento do carrossel. Os strain gages usados nesta pesquisa eram próprios para instalação em concreto ainda no estado pastoso, e os cabos de ligação dos strain gages foram protegidos por dutos metálicos com a finalidade de proteger as ligações elétricas da umidade do solo e minimizar as interferências eletromagnéticas. SILVA (2001) instalou duas células de carga, fabricada pela empresa KRATOS, com sensibilidade de 0,001kgf /cm², com a finalidade de medir os esforços exercidos pela placa de concreto sobre a superfície da camada de CBUQ. Estas células foram dimensionadas para suportar carga de até 5,6tf. Também foram instalados. em outubro de 2000, 11 termopares na pista experimental com o objetivo de monitorar a temperatura das placas de whitetopping, sendo monitoradas geralmente em intervalos de 10 ou 15 minutos em ciclos de 24 horas. Neste estudo observou-se que as temperaturas medidas no pavimento foram maiores que a temperatura média do ar durante todo o período de análise e que as variações diárias de temperaturas foram maiores na superfície comparadas com as temperaturas em camadas mais profundas. GONÇALVES (2002) diz que as deformações medidas em estruturas de pavimento, podem contribuir como elemento auxiliar na investigação dos efeitos provocados por diferentes tipos de pressão de inflação de pneus, níveis de carga, tipos de suspensão e geometria dos eixos dos veículos no desempenho de pavimentos. As medidas de deformações in situ são geralmente feitas com uso de strain gages instalados na estrutura do pavimento, visando proporcionar melhor entendimento do comportamento dos pavimentos quando submetidos às cargas do tráfego. Outras ferramentas importantes utilizadas em medições em estruturas de pavimentos in situ são as células de tensão total, de forma a medir os esforços exercidos pelo trem-de-prova dos simuladores de tráfego, além dos termopares com a finalidade de verificar a temperatura nas diferentes camadas dos pavimentos. 46

71 O estudo da temperatura dos pavimentos é muito importante devido às misturas betuminosas terem comportamento visco elástico e serem sensíveis aos gradientes térmicos. O asfalto amolece com o aumento da temperatura e enrijece quando a temperatura decresce. Esta tendência à variação das temperaturas resulta em tensões internas no pavimento. Os pavimentos de concreto também são sensíveis às variações de temperaturas. Por isso há necessidade de se conhecer o perfil de temperaturas do pavimento quando se pretende analisar as tensões dinâmicas ou deflexões sob o tráfego de veículos. Desta forma a utilização dos termopares pode auxiliar a entender o que ocorre nas diferentes camadas de uma estrutura do pavimento. MÜLLER (2005) utilizou células de carga no Laboratório de Geotecnia da COPPE no setor de Modelos Físicos, em um painel experimental com área superficial de 6m². Estas células foram instaladas na interface da camada de areia de quartzo, utilizada normalmente nos ensaios de solos reforçados, e que neste estudo funcionou como camada adjacente ao revestimento de blocos de concreto, com o colchão de assentamento das peças. Foi realizado estudo com dois formatos de blocos (retangulares e dentados) com quatro espessuras no formato dentado e duas no formato retangular, e espessuras variadas de blocos. MÜLLER (2005) estudou a influência do formato das peças para um mesmo modelo de assentamento e espessura do colchão de areia e verificou que a instrumentação dos ensaios de transmissão de tensões realizados no painel experimental foi de grande importância para a obtenção da equivalência estrutural e na quantificação da distribuição de tensões verticais entre as estruturas testadas. 2.7 PROJETO DE MISTURAS ASFÁLTICAS A dosagem de misturas tipo concreto asfáltico para pavimentação começou há mais de 60 anos como um processo rudimentar. Os métodos mais frequentemente utilizados foram desenvolvidos várias décadas atrás e são os métodos Hveem e Marshall. 47

72 O objetivo de um projeto de mistura asfáltica é de conhecer o comportamento que a mistura terá em serviço quando sujeita às solicitações do tráfego. O projeto de uma mistura de concreto asfáltico consiste em determinar o traço da mistura, ou seja: Porcentagem dos diversos agregados minerais utilizados; Porcentagem de asfalto, de maneira a satisfazer requisitos mínimos de estabilidade determinados pelas especificações. Dentre os métodos de dosagem de uma mistura do tipo Concreto Betuminoso Usinado à Quente (CBUQ), pode-se citar o Método Hveem, o Método Marshall e o mais atual o SUPERPAVE. No Brasil o método mais utilizado é o Marshall. O Método Hveem, desenvolvido entre os anos de 1927 e 1932, utilizava os conceitos de área de superfície especifica e de espessura de película de ligante como premissas para selecionar o teor adequado de asfalto. Porém logo ficou claro que a textura e a forma dos agregados exerciam um grande efeito no comportamento global da mistura. O equipamento denominado Estabilômetro foi desenvolvido para medir a resistência a deformações plásticas. Neste ensaio, uma amostra com 100mm de diâmetro e 63mm de altura é carregada verticalmente e a carga transmitida lateralmente é medida. O Método Marshall foi desenvolvido no início da década de 1940 no Departamento de Rodovias do Mississipi (Mississipi Highway Department) e foi logo em seguida modificado e adotado pelo Departamento de Defesa Americano para os aeroportos, devido aos aumentos nas cargas de roda e nas pressões dos pneus das aeronaves militares. Neste método, um corpo de prova semelhante ao do Método Hveem é carregado diametralmente até a ruptura e a carga última e o deslocamento lateral correspondente são registrados como estabilidade e fluência, respectivamente, (RODRIGUES, 1995). No Brasil, até o presente momento, tem-se usado exclusivamente o método Marshall. O método Marshall não garante que todos aqueles aspectos necessários para um bom desempenho de uma mistura sejam atendidos. Desta forma foi desenvolvido nos EUA um novo método de dosagem denominado SUPERPAVE (SUperior PERformance Asphalt PAVement) a partir de um Programa de Pesquisa Governamental denominado SHRP (Strategic Highway Research Program), que investiu mais de U$ ,00 em Universidades e Centros de Pesquisa, para modificar os ensaios de ligantes e misturas asfálticas. Este método impõe o uso de outro tipo de preparação de corpo-deprova de dosagem das misturas asfálticas que é utilizando um compactador giratório. 48

73 O SUPERPAVE permite a estimativa do desempenho de qualquer tipo de mistura asfáltica a quente permitindo controlar a contribuição da mistura para a deformação permanente nas trilhas de roda e para as trincas por fadiga, entre outros aspectos. As especificações são baseadas, principalmente, em propriedades fundamentais de engenharia, que se relacionam diretamente com o desempenho do pavimento quando submetido às cargas do tráfego e aos agentes climáticos. Em determinados locais, tais como paradas de ônibus, pedágios, estacionamentos etc., a velocidade de carregamento é muito mais lenta. Nestes casos, o ligante deve exibir uma rigidez maior para suportar estas baixas velocidades (MOTTA et al.,1996). No Brasil existe em operação até o momento, três equipamentos compactadores giratórios, um está instalado no CENPES/PETROBRAS, outro na COPPE/UFRJ e o terceiro na UFC. 2.8 DESEMPENHO DOS PAVIMENTOS O pavimento é uma estrutura construída após a terraplenagem e destinada, econômica e simultaneamente, em seu conjunto, a: Resistir e distribuir ao subleito os esforços verticais produzidos pelo tráfego; Melhorar as condições de rolamento quando à comodidade e segurança; Resistir aos esforços horizontais que nela atuam, tornando mais durável a superfície de rolamento. Para melhor compreensão do nível com que o pavimento atende as exigências mínimas para a qual foi concebido inicialmente, é preciso usar dois conceitos fundamentais estabelecidos nesse processo, que são a serventia e o desempenho: Serventia: é o grau com que o pavimento atende aos requisitos de conforto ao rolamento e segurança, nas velocidades operacionais da via e em um determinado momento de sua vida de serviço. No método da AASHTO, adotase uma escala de 0 a 5 para quantificar o nível de serventia. Esta escala indica, quanto mais próximo do 5 melhor o estado do pavimento e quanto mais próximo do 0 pior é o estado do pavimento. Este grau é avaliado subjetivamente, sendo denominado de Present Serviceability Rating (PSR). Quando o PSR é calculado por meio de correlações com defeitos de superfície ou com a irregularidade, é denominado Present Serviceability Index (PSI). 49

74 Desempenho: é a variação da serventia ao longo do tempo (PSI x Tempo). Em algumas situações, especialmente em Sistemas de Gerenciamento de Pavimentos em nível de rede, é conveniente quantificar-se o desempenho através da área sob a curva de variação do PSI ao longo do tempo. Também existe a preocupação adicional com relação ao desempenho estrutural, entendido como o tempo em que um pavimento resiste ao trincamento e ao acúmulo de deformações plásticas, quando submetido a um certo tráfego (GONÇALVES, 1999). De forma ampliada, o desempenho de um pavimento depende de uma série de fatores e vários indicadores podem ser utilizados para quantificá-lo: desde indicadores da sua condição funcional tais como aqueles que consistem em mapear os defeitos de superfície ou as deformações plásticas, até indicadores da condição estrutural. O desempenho estrutural pode ser avaliado através da variação do módulo de elasticidade efetivo de uma ou mais camadas, especialmente as misturas asfálticas e as cimentadas, com o tráfego acumulado (RODRIGUES, 1995). Os fatores que influenciam no desempenho dos pavimentos são associados a: Estrutura; Clima; Drenagem; Tráfego; Variabilidade na Construção MODELOS DE PREVISÃO DE DESEMPENHO O pavimento é uma estrutura bastante complexa no que diz respeito à previsão de seu desempenho futuro. Num sistema de gerência as necessidades futuras de manutenção só podem ser determinadas se se dispuser de modelos de previsão de desempenho suficientemente confiáveis. Um dos principais problemas da tecnologia da pavimentação é encontrar a relação existente entre as características da estrutura do pavimento (seção do pavimento, processos construtivos, condições de drenagem e os materiais de construção 50

75 utilizados), as condições climáticas e de tráfego a que ele estará submetido e o desempenho que se pode esperar para o pavimento. Neste sentido, os métodos de projetos empíricos têm aplicabilidade limitada e os modelos mecanísticos empíricos existentes têm problemas para definir o chamado fator laboratório - campo que aproxime as previsões feitas com base em ensaios realizados em corpos-de-prova de pequenas dimensões, em condições particulares de carregamento e análise de tráfego (parte mecanística) com o desempenho de campo sob o clima e as condições do tráfego real (parte empírica). Os modelos de previsão de desempenho são classificados em: empíricos e mecanísticos. Estes têm as seguintes características: a) Empíricos: Um método é empírico quando consiste de ábacos, tabelas ou fórmulas para dimensionamento que refletem o desempenho observado em alguns pavimentos em serviço, sendo correlações diretas entre parâmetros ou índices que procuram caracterizar a estrutura do pavimento (o tráfego, o clima e a vida de serviço esperada). As vantagens dos métodos empíricos são (RODRIGUES, 1995): A utilização é fácil e rápida, o que é conveniente para o pré dimensionamento ou em aplicações rotineiras; Necessidade de poucos dados; Simplicidade, quanto às influências dos diversos parâmetros de que depende o método. As suas desvantagens são: São válidos apenas dentro das condições estruturais, climáticas, de tráfego e materiais referentes às seções experimentais que lhe deram origem; Tem baixa acurácia o que impede seu uso na integração da dosagem das misturas com o projeto do pavimento e também impossibilita a consideração de novos materiais; Em geral não permite prever a evolução das condições estruturais e funcionais do pavimento ao longo de sua vida de serviço. b) Mecanístico empíricos: Os métodos mecanístico - empíricos efetuam a integração de um modelo estrutural para o pavimento, que está relacionado 51

76 estreitamente com a geração de defeitos na estrutura, com uma base experimental. Esses métodos mecanísticos são constituídos por um modelo teórico que procura explicar ou prever a deterioração da estrutura sob a repetição das cargas do tráfego, baseados no comportamento mecânico dos materiais das camadas e da própria estrutura sob a ação das cargas dinâmicas dos veículos em movimento. Os modelos de previsão de desempenho mecanístico - empírico consistem essencialmente da associação de três componentes fundamentais: Um modelo mecânico para o cálculo das respostas da estrutura do pavimento à passagem do tráfego, respostas estas na forma de tensões, deformações e deflexões da estrutura; Uma teoria que associe as respostas calculadas à geração e progressão de defeitos como trincas de fadiga e deformações plásticas por acúmulo de deformações permanentes em todas as camadas; Uma calibração experimental para se incluir os efeitos de fatores que não puderam ser tratados de forma adequada ou explicita pelo método teórico, onde se incluem principalmente as variáveis ambientais (clima, drenagem) e características especificas do tráfego, especialmente aquelas que afetam as solicitações dinâmicas efetivamente aplicadas ao pavimento. Os modelos empíricos de forma geral são de utilização bem mais simples do que os modelos mecanístico - empíricos. Porém os modelos empíricos nada informam sobre a evolução dos defeitos no pavimento ao longo do tempo, na maioria do caso não indicam qual será a condição do pavimento ao final do período de projeto. Já os modelos mecanístico - empíricos tendem a ser mais confiáveis, especialmente quando se trata da aplicação das condições de clima, tráfego e materiais de construção a serem utilizados nos modelos. As vantagens do modelo mecanístico - empírico são: Apresentam elevada acurácia para se analisar os efeitos de vários fatores e prever o desempenho do pavimento; Permitem análise de novos materiais; Quanto mais cientificamente embasado for o modelo teórico, maior será à confiabilidade do método; 52

77 Permitem a previsão de desempenho do pavimento ao longo de sua vida de serviço. As desvantagens do modelo mecanístico - empírico são: Utilização trabalhosa; Necessitam de uma série de parâmetros para utilização dos modelos; Necessitam de definição de um fator de ajustamento conhecido como FLC (Fator Laboratório Campo). Apesar destas desvantagens, os benefícios econômicos ultrapassam de longe o custo operacional da aplicação de um método mecanístico - empírico, além de serem mais confiáveis do que os métodos empíricos. A maioria dos paises desenvolvidos, hoje adota em alguma medida modelos mecanístico empírico nos dimensionamentos dos pavimentos asfálticos, e para os pavimentos de Concreto de Concreto Portland (CCP) já de longa data se utiliza este tipo de concepção FADIGA DAS MISTURAS ASFÁLTICAS O principal mecanismo de ruptura de pavimentos flexíveis no Brasil é a fadiga do revestimento asfáltico sob a ação das cargas repetidas de tráfego. O fenômeno da fadiga é definido como um processo de deterioração estrutural, que sofre um material quando submetido a um estado de tensões e de deformações repetidas do carregamento, ou seja, é a perda de resistência que o material sofre, quando solicitado repetidamente por uma carga, (SHRP A/IR ). A estimativa da vida de fadiga de misturas asfálticas, pode ser feita com ensaios laboratoriais que procuram simular as condições de solicitação de uma rodovia ou procuram uma aproximação fundamentada. Estes ensaios são divididos em dois grupos: o primeiro é executado em placas ou vigas apoiadas em suporte que visam representar as camadas subjacentes ao revestimento e o segundo são os ensaios de laboratório executado em corpos-de- 53

78 prova cilíndricos ou prismáticos, submetidos a níveis de tensões ou deformações que simulam as condições de solicitações no campo. Os métodos de ensaios de fadiga podem ser classificados em função do carregamento, (PINTO, 1991): Condição de Carga: Estática; Dinâmica. Tipos de Carga: Compressão simples; Compressão diametral; Tração; Flexão simples ou em balanço; Triaxial; Rotativo. Os fatores que afetam a vida de fadiga de mistura asfáltica são (PINTO, 1991): Fatores de Carga: Magnitude do carregamento; Tipo do carregamento; Freqüência, duração e intervalo de tempo entre aplicações sucessivas do carregamento; Tipos de tensões; Forma do carregamento. Fatores de Mistura: Tipo do agregado, forma e textura; Granulometria do agregado; Penetração do asfalto; Teor de asfalto; Temperatura. Fatores Ambientais: Temperatura; Umidade. Outras Variáveis: Modulo de resiliência ou de rigidez; Índice de vazios. 54

79 PINTO (1991) realizou um estudo do comportamento à fadiga de misturas asfálticas utilizando ensaios à compressão diametral e à flexão alternada sob tensão e deformação controladas, verificando também a influência da temperatura na resistência à fadiga. Definiu também modelos estatísticos relacionando as propriedades dos asfaltos e das misturas às características de ruptura dos concretos betuminosos a partir de ensaios de fluência estática (creep), permitindo definir os componentes de deformação total através de carregamento e descarregamento a longos períodos. PINTO (1991) estabeleceu modelo analítico empírico para o fator laboratório - campo, a partir de ensaios de fadiga realizados no laboratório e de observações no campo. Esse fator se caracteriza por valores de 10 2 a 10 4 para levar o pavimento a 20% de área trincada, valores estes que serão incorporados aos modelos de fadiga determinados em ensaios de carga repetida. A correlação entre a análise teórica e o desempenho real dos pavimentos é fundamental no desenvolvimento de métodos de projeto, permitindo ao projetista rodoviário a avaliação de um grande número de projetos e estratégias de restauração, podendo assim identificar com facilidade a melhor alternativa, calcada em fundamentos decorrentes do estudo da mecânica dos pavimentos REFLEXÃO DE TRINCAS EM REVESTIMENTOS ASFÁLTICOS A reflexão de trincas é considerada um dos maiores problemas a serem resolvidos na restauração de rodovias. Diversos estudos experimentais e teóricos vêm sendo desenvolvidos em grandes centros de pesquisa, com a finalidade de procurar alternativas de modo a minimizar o efeito da reflexão de trincas em revestimentos asfálticos. Porém há ainda necessidade de estudos experimentais de laboratório e de campo no Brasil sobre o assunto. Quando o potencial para ocorrência da reflexão de trincas em camadas asfálticas de recapeamento for elevado (isto é quando o grau de trincamento do pavimento antigo for grande e de alta severidade) tende a ser ineficaz, em termos econômicos, o simples aumento de espessura por sobreposição de uma nova camada asfáltica com o objetivo de se obter uma vida de serviço igual ao período de projeto. Neste sentido um 55

80 sistema anti - reflexão de trincas deve ser então concebido definindo-se a natureza dos materiais e as espessuras das camadas constituintes. Algumas alternativas podem ser realizadas para reduzir a reflexão de trincas, ou seja, o reaparecimento das trincas existentes no revestimento antigo em curto espaço de tempo na nova camada de reforço, tais como: Reciclagem do revestimento trincado com a finalidade de eliminar as trincas existentes, antes do recapeamento; A utilização de geotêxteis como um retardador de trincas entre a camada de reciclagem e a camada do revestimento antigo; Aumento da espessura da camada de recapeamento, de modo a atrasar a ascensão das trincas; Camada intermediaria com características especificas. Estudos feitos em trechos experimentais mostram que a interface entre a camada de recapeamento (reforço) e a camada de revestimento antigo é o melhor local para aplicar uma solução inibidora do mecanismo de reflexão de trinca (PINTO, 1991). Segundo MONTESTRUQUE (2002) o problema mais comum quando um recapeamento simples de concreto asfáltico é construído sobre um pavimento asfáltico trincado é a reflexão das trincas ou propagação das trincas das camadas antigas para as novas, que se apresentam após poucos ciclos de carregamento, onde pequenas espessuras de concreto asfáltico não resistem à rápida propagação das trincas que, por conseguinte, reduzem a vida útil do pavimento. Uma vez que a trinca surja, ela aumenta de extensão, severidade e intensidade, levando, evidentemente, à desagregação do revestimento. Por meio desses efeitos, a velocidade de deterioração do pavimento é usualmente acelerada após o inicio do trincamento. Neste sentido, um sistema Anti Reflexão de Trincas deve ser concebido, definindose a natureza dos materiais e as espessuras das camadas constituintes. Estas técnicas costumam envolver o uso de camadas intermediarias especiais, colocadas entre a camada de recapeamento e o pavimento trincado. 56

81 PEREIRA (2002) apresenta algumas vantagens e desvantagens da utilização dos geotêxteis como camada anti - reflexão de trincas. A principal desvantagem é o escorregamento da manta, que é gerado por problemas executivos (taxa e ruptura da pintura de ligação inadequadas) e em zonas de desaceleração, curvas e mudanças de faixas. Em situações onde a reflexão de trincas torna-se eminente, diferentes técnicas para restauração têm sido avaliadas com a finalidade de aumentar a vida de serviço da camada de recapeamento. Dentre elas podem ser citadas algumas: a) Recapeamento convencional com aumento da espessura da camada: O aumento da espessura é a forma mais simples de controlar a reflexão das trincas. O tempo que a trinca de reflexão leva para aparecer na superfície aumenta com a espessura da camada de revestimento devido à tensão ser mais baixa e o caminho total a ser percorrido pela trinca ser maior. Porém esta alternativa de restauração tende a ser ineficaz, em termos econômicos, principalmente quando o potencial para ocorrência de reflexão de trincas é elevado. b) Otimização ou modificação da mistura asfáltica: A otimização ou modificação da mistura asfáltica tem o propósito de aumentar a resistência ao trincamento da camada de reforço. Isso pode ser conseguido com a inclusão de fibras dentro da mistura de concreto asfáltico ou pela adição de polímeros no ligante betuminoso. c) Aplicações de camadas intermediarias de alivio de tensões: O sistema de alivio de tensões consiste na aplicação de uma camada de poucos milímetros colocada sobre o pavimento trincado antes de receber a camada asfáltica de recapeamento. A finalidade deste sistema é proporcionar uma baixa rigidez cisalhante na interface entre o antigo revestimento e a nova camada de recapeamento. MONTESTRUQUE (2002) explica as soluções de camadas intermediarias de alivio de tensões. Uma delas é a membrana de absorção de tensões SAMI (Stress Absorbing Membrane Interlayer). Esta membrana é aplicada diretamente entre o pavimento 57

82 existente e a camada de reforço ou com aplicação prévia de uma camada de regularização. A adição de polímero nesta membrana proporciona: Boa adesão entre as camadas; Manutenção das propriedades elásticas sob uma ampla faixa de temperatura; Absorção de tensões, possibilitando diminuir o potencial da propagação das trincas do revestimento antigo para o novo. Outro sistema é o uso do geotêxtil como camada intermediaria que permite que se aplique mais asfalto na pintura de ligação sem risco de exudação, em comparação com a taxa de imprimação que é requerida no caso de um recapeamento simples. Quando se utiliza o geotêxtil não se tem o bloqueio do processo de trincamento por reflexão, mas apenas o seu atraso, devido a um mecanismo em que a dissipação é feita produzindo um desligamento localizado entre a face inferior do geotêxtil e a plataforma subjacente. A trinca que se reflete, contudo, tem severidade menor que aquela que seria formada caso o geotêxtil não estivesse presente, devido a uma ação de reforço do geotêxtil nas deformações de tração, associadas à abertura de uma trinca. Esta severidade menor faz com que as possibilidades de erosão subseqüente nas bordas da trinca refletida na direção horizontal, seja mais lenta, devido ao entrosamento de agregados que é mantido nas paredes da trinca. O desempenho global do pavimento é, portanto, melhorado através de uma combinação de efeitos: atraso do trincamento por reflexão, trincas refletidas da severidade atenuada e manutenção da estanqueidade do revestimento, protegendo as camadas subjacentes da ação das águas pluviais e, dessa forma, mantendo a resistência da estrutura às deformações plásticas sob cargas repetidas e evitando o bombeamento de finos da camada de base através das trincas refletidas, (MONTESTRUQUE, 2002). d) Utilização de Sistemas de Reflexão Estrutural com Geogrelhas: Com o desenvolvimento dos geossintéticos, foram criadas geogrelhas de polímeros de alta resistência, que têm sido usadas com sucesso para reforço de pavimentos asfálticos. O primeiro material usado nas geogrelhas foi o poliéster e em seguida a fibra de vidro. A geogrelha proporciona alta resistência à tração dentro do pavimento. A geogrelha de 58

83 estrutura aberta tem módulo de elasticidade alto, comparado com o geotêxtil impregnado com o ligante e com o próprio concreto asfáltico. As deformações devido às tensões geradas pelas cargas de roda são relativamente baixas, e parte das tensões induzidas pelo tráfego serão absorvidas pela geogrelha. Em serviço de restauração uso de geogrelhas como elemento de reforço da nova camada asfáltica é adequado desde que se observem algumas características importantes nestes materiais. Para que a geogrelha introduzida na nova camada de revestimento possa cumprir com eficiência esta função, é imprescindível que possua uma ótima aderência com as camadas asfálticas, sendo capaz de absorver e transmitir as tensões devido às cargas cíclicas, que se traduz numa resposta à fadiga do material. MONTESTRUQUE (2002) apresenta mais detalhes dos cuidados necessários para a aplicação da geogrelha. 59

84 3 CAPÍTULO INFORMAÇÕES DO LOCAL DO EXPERIMENTO 3.1 BREVE HISTÓRICO DA RODOVIA RIO TERESÓPOLIS - ALÉM PARAÍBA (BR-116/RJ) Segundo CRT (2004) a rodovia Rio - Teresópolis tem muitos quilômetros de história para contar. Tudo começou com a Estrada Nova de Minas, em 1704, que encurtava em quatro dias o trajeto do Rio de Janeiro para Minas Gerais. As fazendas foram, aos poucos, invadindo as margens do Paraíba do Sul, terras ótimas para o cultivo e criação de gado. Esta estrada começou a ter importância maior em princípios do século XIX, quando se tornou um escoadouro rápido para os cafezais do interior. Em 1827, documentos oficiais referiam-se a este caminho como Estrada de Minas e referia-se ao Capitão Francisco Leite Ribeiro como um empreendedor arrojado na construção do caminho entre Magé e Sapucaia. Foi assinado em 1836 um contrato entre o Governo do Império e o Capitão Leite para a abertura e conservação desta estrada. Em 1844 terminava o prazo de construção e, apesar de muito ter feito, muito ainda faltava. No mesmo ano, a responsabilidade da construção da estrada passava às mãos de uma companhia particular que, em 1845, mostrava que a estrada estava feita em toda sua extensão, mas com metade da largura do projeto o que não permitia o trânsito de carruagens, apenas animais de carga. A companhia particular solicitou então ao Governo a permissão para instalar uma barreira para cobrança de pedágio, para que se pudesse arrecadar os recursos para fazer as melhorias necessárias. A concessão foi permitida e, já em 1846, encontramse registros do progresso da região e da importância do pedágio para a realização das obras. 60

85 Já sob administração do DNER, foi construído o atual traçado da serra entre 1956 e 1959; o trecho Teresópolis - Além Paraíba entre 1958 e 1974 e duplicado o trecho entre o Rio de Janeiro e o início da serra entre 1973 e Em agosto de 1995 a Construtora OAS vence a concorrência do DNER para a administração da rodovia Rio - Teresópolis e convida as empresas Carioca Christiani- Nielsen Engenharia S/A, Construtora Queiroz Galvão S/A e EIT-Empresa Industrial Técnica S/A para formar a CRT - Concessionária Rio - Teresópolis S/A. A Concessionária Rio - Teresópolis S/A, (CRT) é a empresa que administra a Rodovia Rio Teresópolis - Além Paraíba parte da BR-116, com 142,5 quilômetros, no Estado do Rio de Janeiro. O trecho concessionado inicia no entroncamento com a Rodovia BR-040, no município de Duque de Caxias, atravessando os municípios de Magé, Guapimirim, Teresópolis, São José do Vale do Rio Preto e Sapucaia, até a divisa dos estados do Rio de Janeiro e Minas Gerais próximo ao município de Além Paraíba. Tendo assinado contrato com o Poder Concedente em 22 de novembro de 1995 e assumido a administração da Rodovia Rio Teresópolis - Além Paraíba (BR-116/RJ) no dia 22 de março de 1996, a CRT estará administrando a rodovia até o ano Durante os vinte e cinco anos da concessão, a CRT é responsável pela recuperação, melhoria, conservação e manutenção da estrada, além do atendimento total ao usuário. Neste período, a empresa estimava investir R$450 milhões. Segundo CRT (2005) até o final de 2004 já havia sido investido cerca de R$410 milhões em obras, equipamentos, serviços e custos operacionais e para 2005 pretende investir cerca de R$ milhões na rodovia. A arrecadação do pedágio teve início em setembro de 1996 e, até o final do primeiro semestre de 2001, a concessionária havia arrecadado um total acumulado aproximado de R$ milhões segundo informações obtidas do site do DNER ( 3.2 PRINCIPAIS OBRAS REALIZADAS PELA CONCESSIONÁRIA RIO TERESÓPOLIS CRT. Desde que a CRT assumiu a administração da BR116-RJ, março de 1996 até dezembro de 2004, foram realizadas as seguintes intervenções (CRT, 2004): Recuperação estrutural de obras de arte (pontes, viadutos e passarelas): pontes sobre o rio Soberbo, Imbariê, Escuro, Paquequer, Preto, Magé e São 61

86 Francisco I; sobre os canais da Taquara e Caioabas; os viadutos de Imbariê, Figueira, Lordelo, Cortiço, Grota do Retiro e da BR-040; e das passarelas já existentes (Pioneira, no km 142,5; Jardim do Sol, no km 137,7; Imbariê, no km 136,4); Construção das passarelas: Parada Modelo (km 107), Parque Estrela (km 135,2), Saracuruna (km 142), Santa Dalila (km 129,6), Citrolândia (km 112), Jardim Primavera (km 143), Jardim Anhangá (km 138) e Suruí (km 127); Alargamento e reforço: metros quadrados de pontes; Obras na serra: substituição de placas de concreto (8.940 metros cúbicos), ultrapassando em 14% o volume previsto em contrato; Construção de pistas laterais: metros lineares; Implantação de cerca: metros lineares; Implantação de guard-rail (proteção metálica): metros lineares; Implantação de barreiras rígidas (New Jersey): metros lineares; Implantação de barreiras rígidas sob passarelas: metros lineares; Contenção de encostas: 80 pontos; Buracos: cerca de 80 mil buracos tapados; Recapeamento: 794 mil metros quadrados de concreto asfáltico (mais de meio milhão de metros quadrados); Eliminação de retornos e acessos irregulares: 29 pontos; Implantação de tachas e tachões refletivos (olho de gato): unidades; Implantação de balizadores: unidades; Sinalização vertical: placas; Sinalização aérea: 22 pórticos; Sinalização horizontal (pintura de faixa): metros lineares de faixas pintadas; Aplicação de lama asfáltica: metros quadrados; Melhoria no traçado da curva do km pista 02; Construção de viaduto: Piabetá (km 132), Suruí (km 127,2) e Meudon (km 83); Aplicação de micro-revestimento: metros quadrados; Melhoria de acessos: Ermitage e Meudon, em Teresópolis, e Parque Paulista, na Baixada; Remoção e reconstrução do pavimento no trecho entre os quilômetros 84 e 88: metros quadrados; A Concessionária Rio Teresópolis (CRT), conta com uma série de serviços na rodovia conforme estabelece o contrato de concessão: 62

87 Atendimento Médico Emergencial (24 horas) Socorro Mecânico (24 horas) Inspeção e Controle de Tráfego Laçadores de Animal (24 horas) Serviço de Urgência e Atendimento a Temporais (S.U.A.T.) Telefonia de Emergência (Call-Boxes) Sensor de Neblina na Serra (km 92) Painéis Eletrônicos Informatizados com Mensagens Variáveis Centro de Atendimento ao Usuário Caixas de Sugestões e reclamações CRT Boa Viagem Radiocomunicação, interligando os serviços da estrada. Central de Controle de pedágio Central de Controle de Operações (Central de Inteligência 24 horas) Controle de Pesagem de Caminhões A Concessionária assinou o contrato com o Poder Concedente dia 22 de novembro de 1995, mas recebeu a rodovia somente no dia 23 de março de 1996, e a cobrança do pedágio teve inicio em 02 de setembro de O QUE MOTIVOU A CRT A FAZER ESTE ESTUDO? Pelo contrato de concessão, a CRT se obriga a manter o pavimento em condições de serventia adequada para manter o conforto e segurança dos usuários. No entanto, o trecho entre os km 122 a 104, em ambos os sentidos apresentavam em 2004 variados defeitos, de severidade variável, na faixa da direita. Segundo o responsável pelos serviços de manutenção dos pavimentos da rodovia, Engenheiro Carlos Augusto Vieira, no ano de 2000 havia sido realizada a recuperação de alguns subtrechos entre o km 122 e o km 118 na faixa da direita sentido Rio Teresópolis com fresagem de 7cm e recolocação da mesma espessura de concreto asfáltico que apresentou problemas de fadiga em menos de dois anos de sua restauração. 63

88 Por força contratual, a CRT necessita propor uma solução para recuperar este trecho (km 122 a 104), e também há na Concessão a previsão de investimentos em pesquisa. Juntando as duas motivações, e ouvida a opinião de dois de seus consultores de pavimentos Engenheiros Celso Ramos e Hélio Farah sobre as vantagens do uso Simulador de Tráfego Móvel (STM), a CRT procurou a COPPE/UFRJ para propor uma investigação. Desta forma, foi feito um convênio com a COPPE, assinado em 26 de outubro de 2004 que estabeleceu, de comum acordo com a CRT, consultores e parceiros, uma pesquisa com o planejamento do experimento como base para o acompanhamento dos testes e interpretação dos resultados, conforme citado na seqüência. Para escolher o local onde o experimento seria realizado foi feita uma análise dos dados de levantamentos de avaliação funcional e estrutural existentes do trecho (km 122 a 104) além da avaliação subjetiva feita pelos participantes da pesquisa, como relatado a seguir. 3.4 INFORMAÇÕES PRELIMINARES FORNECIDAS PELA CRT À COPPE/UFRJ A CRT realizou em 2002, a abertura de alguns poços de sondagem para obtenção de dados sobre a estrutura do pavimento e seus materiais entre os km 122 e 104. Segundo relatório CRT (2002), na ocasião foram coletadas amostras do revestimento, base, sub-base, reforço de subleito e subleito até a cota aproximada de 1 metro abaixo do revestimento. Essas amostras foram levadas para ensaios em laboratório para verificação do grau de compactação, teor de umidade, espessura das camadas, entre outros. Na Tabela 3.1 e 3.2 estão apresentados os resultados dos poços de sondagem realizados pela Concessionária. As sondagens detectaram estruturas com pequenas variações de espessura e de material. Dentre as sondagens realizadas, destaca-se uma por estar mais próxima do trecho escolhido para a construção das pistas experimentais, localizada no km metros, estaca 1585 Tabela 3.1. A Concessionária forneceu à COPPE informações referentes ao histórico do pavimento existente em determinados pontos da rodovia, avaliação superficial do pavimento e os levantamentos deflectométricos realizados com a viga Benkelman, em 2002, entre os km 104 e o km 122 que estava na ordem de 30 (0,01mm) à 150 (0,01mm). Também forneceu dados sobre levantamentos superficiais do pavimento e deflexões medidas com a viga Benkelman, realizados em A Figura

89 apresenta as bacias de deflexão medidas pela CRT entre os km 111 a 112 a titulo de exemplo da condição estrutural deste subtrecho. Observou-se que os levantamentos deflectométricos realizados pela equipe técnica da CRT não estavam coerentes o que foi comprovado com as leituras deflectométricas realizadas pela COPPE. Os responsáveis pelos levantamentos deflectométricos da CRT realizaram a leitura final a 3 metros do inicio do ensaio. A norma DNER-ME 024/94, determina que o caminhão deva ser deslocado lentamente pelo menos 10 metros para frente e após é que se faz a leitura final (L f ), ou ainda quando o extensômetro indicar movimento igual ou menor que 0,01mm/min. Na Figura 3.1 podese observar que não é possível determinar o final das bacias de deflexões com as leituras realizadas até 3 metros. Tabela Boletim dos Poços de Sondagem Faixa da Direita Sentido Rio Teresópolis (CRT, 2002). Local da Sondagem Espessura (cm) Características dos Materiais km 116 estaca CBUQ - camada de rolamento Faixa B DNER 4 Binder - camada de ligação Faixa A DNER 16 Macadame Betuminoso 11 Brita Graduada 20 Silte Arenoso Argiloso Rosa c/ Pedras 20 Silte Argiloso Marrom Claro km estaca CBUQ - Capa 10 Macadame Betuminoso 15 Macadame Hidráulico 15 Brita Graduada 20 Silte Arenoso Argiloso Rosa 20 Argila Siltosa Arenosa Amarelo km estaca CBUQ - Capa 10 Macadame Betuminoso 15 Macadame Hidráulico 20 Brita Graduada 20 Argila Arenosa Siltosa Rosa 20 Argila Arenosa Siltosa Vermelho km estaca CBUQ - Capa c/ Micro 20 Macadame Betuminoso 20 Brita Graduada 20 Silte Arenoso Argiloso Rosa 20 Argila Arenosa Siltosa Marrom Na Figura 3.2 apresentam-se as deflexões medidas pela COPPE, conforme recomendação da norma (DNER-ME 024/94) nos mesmos pontos. Ressalta-se que nas medidas realizadas com a viga Benkelman não foram verificadas as temperaturas do pavimento e do ar, porém todas foram realizadas sempre no inicio da manhã. 65

90 Comparando-se as Figuras 3.1 e 3.2 vê-se que as deflexões máximas medidas pela COPPE nos mesmos pontos medidos pela CRT apresentam valores maiores que as deflexões máximas da CRT, justamente porque a comparação foi feita com a leitura final obtida em distância maior no caso da COPPE. Tabela Boletim dos Poços de Sondagem Faixa da Direita Sentido Teresópolis Rio (CRT, 2002). Local da Sondagem Espessura (cm) Características dos Materiais km estaca CBUQ - Capa 20 Binder 20 Macadame Hidráulico 12 Brita Graduada 20 Areia Argilosa Siltosa Rosa 20 Areis Argilosa Siltosa Marrom c/ Pedras km estaca CBUQ - Capa 15 Macadame Betuminoso 15 Macadame Hidráulico 15 Brita Graduada 15 Areia Siltosa Pouco Argilosa Rosa 20 Areia Siltosa Argilosa Marrom km estaca CBUQ c/ Bidim 8 Binder 15 Macadame Betuminoso 20 Brita Graduada 20 Areia Siltosa Argilosa Rosa 20 Argila Arenosa Marrom km estaca CBUQ c/ Bidim 8 Binder 15 Macadame Betuminoso 20 Brita Graduada 20 Silte Argiloso Arenoso Rosa 20 Areia Siltosa Argilosa Cinza km estaca CBUQ - Capa 15 Macadame Betuminoso 15 Brita Graduada 15 Argila Arenosa Siltosa Rosa c/ Pedras 15 Argila Arenosa Siltosa Marrom Mist. c/ Brita e Asfalto Percebe-se que nesta região da rodovia, numa distância de 1km, tem-se uma grande variabilidade de condição estrutural, estaca a estaca, visto que a deflexão máxima varia de 140 a 38 (0,01mm), indicando que não é possível considerá-lo um subtrecho homogêneo único. Ressalta-se também que as leituras realizadas pela CRT entre os km 122 e 104 apresentam deflexões máximas entre 34 e 156 (0,01mm), portanto este km é representativo da extensão total a ser recuperada. 66

91 A Figura 3.3 apresenta as deflexões medidas com a viga Benkelman na faixa da esquerda, nas mesmas estacas realizadas na faixa da direita, a fim de comparar as deflexões em ambas as faixas de rolamento. As deflexões desta figura estão corrigidas devido a grande extensão das bacias encontradas no local, que envolvem os pés da viga. A faixa da esquerda tem uma camada de micro revestimento realizada em 2000 e apresenta boas condições de tráfego até o momento. Distâncias (cm) Deflexões (0,01 mm) Figura Bacias de deflexões medidas com a viga Benkelman, pista da direita entre os km 111 a 112, sentido Rio Teresópolis (CRT, 2004) Distâncias (cm) Deflexões (0,01 mm) Figura Bacias de deflexões medidas com a viga Benkelman da COPPE, na pista da direita entre os km 111 a 112, sentido Rio Teresópolis (COPPE, 2004). 67

92 Distâncias (cm) Deflexões em ( 0,01 mm) Figura Deflexões corrigidas medidas com a viga Benkelman na faixa da esquerda (COPPE 2004) O local selecionado para situar o experimento foi o km 111 a 112 entre as estacas 1649 a 1659, sentido Rio - Teresópolis, pelas razões expostas antes e por se situar próximo à Usina e ao depósito da CRT e também por ficar em frente a fábrica de Pré moldados da PREMAG. Em visita ao local, foi delimitada mais especificamente uma seção de 200m que apresentasse a mesma condição de avaliação funcional para abrigar as quatro seções de 50m de cada solução de estudo. Esta dimensão de 50m foi definida como a mínima construtiva de forma a garantir uma condição uniforme na área central, razoavelmente sem interferência do inicio e do final da construção de cada segmento. Este terço central foi destinado à colocação do simulador, que tem 20,7m de comprimento e 5,2m de área útil quando operado no sentido único. 3.5 TIPOS DE MATERIAIS EXISTENTES NO TRECHO EXPERIMENTAL Para confirmar os tipos de materiais existentes e as condições estruturais das camadas do pavimento foi realizada a abertura de poços de sondagem para obtenção de dados quanto à estrutura do pavimento existente no local de cada seção teste. A Tabela 3.3 apresenta informações referentes aos poços de sondagem realizados no 68

93 trecho experimental nas estacas 1650, 1654, 1656 e 1657, nos dias 13 e 20 de outubro de Neste trecho pré-determinado foram realizados quatro poços de sondagem de 1 metro por 1 metro. A abertura dos poços de sondagem foi realizada metade na faixa da direita e a outra metade no acostamento conforme as Figuras 3.4 e 3.5. A abertura dos poços de sondagem permitiu confirmar que a estrutura do pavimento existente é igual nas 4 seções e também representa razoavelmente a situação dos demais poços de sondagens realizados pela CRT entre os km 104 e 122, conforme mostrados nas Tabelas 3.1 e 3.2, com algumas diferenças, por exemplo na estaca 1585, conforme mostrado na Figura 3.6. Figura Abertura de poços de sondagem entre a faixa da direita e o acostamento Figura Determinação da Densidade das camadas do pavimento in situ através da abertura de poços de sondagem 69

94 Figura Comparação dos poços de sondagem realizados na BR-116/R Quanto à granulometria dos agregados existentes nos 4 (quatro) poços de sondagem do trecho experimental, constatou-se que o agregado da camada de rolamento (CBUQ) é 100% passante na peneira ¾ e nas camadas de macadame betuminoso e de macadame hidráulico o agregado encontrado na pista é 100% passante na peneira de 1 polegada (25,4mm). Foi possível determinar a massa especifica aparente dos materiais das diferentes camadas in situ conforme método DNER-ME 092/94, e as densidades encontradas em laboratório conforme método DNER-ME 093/94, através de amostras retiradas dos poços de sondagem realizados ao longo do trecho experimental, conforme mostrado na Tabela 3.4. A realização dos ensaios foi em duas etapas, no primeiro momento foram abertos apenas dois poços de sondagem e na semana seguinte foi a abertura dos outros dois poços. Os ensaios de laboratório também foram realizados em duas etapas conforme a chegada do material. Nesta Tabela também pode ser observado o baixo grau de compactação da camada do subleito. 70

95 Tabela Espessura das camadas dos poços de sondagem realizados no trecho experimental e características de umidade (COPPE, 2004). Tabela Características de compactação da estrutura do subtrecho experimental estaca 1657 (COPPE, 2004) 71

96 3.5.1 RESULTADOS DOS CORPOS-DE-PROVA EXTRAÍDOS NA PISTA EXPERIMENTAL ANTES DA RECONSTRUÇÃO DOS TRECHOS Após a escolha da localização do trecho experimental foram extraídos corpos-deprova do revestimento existente na faixa da direita onde o pavimento apresentava variados defeitos e na faixa da esquerda, que no ano 2000 recebeu uma camada de micro revestimento. Na Tabela 3.5 estão mostradas as densidades dos corpos-deprova extraídos in situ do revestimento antigo existente no trecho experimental. Neste estudo foi possível determinar a densidade aparente e a densidade efetiva do revestimento existente na faixa da direita e na faixa da esquerda, sentido Rio - Teresópolis, para investigação do comportamento mecânico das misturas asfálticas. A determinação da densidade aparente de misturas betuminosas em corpos-de-prova moldados em laboratório ou obtidos in situ é determinada pela fórmula seguinte, no caso dos corpos-de-prova terem até 7% de vazios, conforme determina a norma (DNER-ME 117/94): dap = Par Par Pi Onde: dap : Densidade aparente Par : Peso ao ar Pi : Peso imerso A densidade efetiva é determinada pelo peso ao ar do corpo-de-prova dividido pelo peso úmido menos o peso imerso. O Procedimento é semelhante para determinar a densidade aparente conforme recomenda a norma (DNER-ME 117/94), porém é necessário determinar o peso úmido dos corpos-de-prova que é obtido secando o corpo-de-prova superficialmente logo após a determinação do peso imerso e é calculado pela seguinte fórmula: defetiva = Par Púmido Pi Onde: defetiva : Densidade efetiva Par : Peso ao ar Púmido : Peso úmido Pi : Peso imerso 72

97 Tabela Densidade Aparente e Densidade Efetiva dos corpos-de-prova do revestimento antigo e macadame betuminoso extraídos do trecho experimental (COPPE, 2004) 3.6 MÓDULO DE RESILIÊNCIA DOS MATERIAIS COLETADOS NO TRECHO EXPERIMENTAL Para a determinação dos módulos de resiliência dos materiais granulares e de solo existentes no trecho experimental foram recolhidas amostras deformadas dos materiais nos poços de sondagem e moldados corpos-de-prova por compactação em laboratório. As camadas de agregados e solos foram remoldadas tentando reproduzir a densidade e umidade medidas in situ, em corpos-de-prova de 10 x 20cm para realização de ensaio triaxial. Os resultados dos módulos de resiliência (MR) estão apresentados na Tabela 3.6. O único material para o qual não foi possível fazer o ensaio triaxial foi o macadame hidráulico por apresentar uma granulometria muito descontinua. O procedimento de tentativa de moldagem do corpo-de-prova do macadame hidráulico foi igual ao procedimento dos solos em molde tripartidos, porém no momento de desmoldar o corpo-de-prova partia-se em pedaços impedindo a realização do ensaio. 73

98 Para as camadas de rolamento e de macadame betuminoso, foi possível a extração de corpos-de-prova para investigação do comportamento mecânico das camadas do pavimento existente, conforme Figura 3.7. Na Tabela 3.6 estão apresentados os resultados dos Módulos de Resiliência (MR) e Resistência à Tração (RT) dos corposde-prova extraídos da pista da faixa da direita e também os resultados dos ensaios triaxiais dos corpos-de-prova moldados no laboratório da COPPE. Da camada de rolamento foram retirados 4 corpos-de-prova da faixa da direita e 4 da faixa da esquerda a fim de comparar os resultados de MR e RT. Para os corpos-deprova retirados da faixa da direita foram necessários escolher os locais aparentemente sem trincas e que coincidisse com os poços de sondagem abertos ao longo do subtrecho. Foi possível retirar apenas um corpo-de-prova do macadame betuminoso de cada faixa devido ao excesso de trincamento nesta camada. O pavimento existente na faixa da esquerda é igual ao pavimento da faixa da direita, em termos de estrutura, porém o da esquerda no ano de 2000 recebeu uma camada de micro revestimento e até o momento não surgiram trincas significativas ao longo do trecho, até por que é a camada menos solicitada e estava em melhor condição estrutural. As deflexões máximas medidas na faixa da esquerda apresentaram valores na ordem de 20 a 70 (0,01 mm). Quanto as deflexões máximas da faixa da direita essa ordem de grandeza estava entre 46 a 100 (0,01 mm). Comparando as deflexões da faixa da esquerda com as deflexões da faixa da direita nas mesmas estacas observase uma diferença em torno de 20 a 30 (0,01 mm), a mais na faixa da direita. A Figura 3.8 apresenta os resultados dos módulos de resiliência da faixa da direita comparados com os corpos-de-prova da faixa da esquerda na mesma estaca, cada ponto corresponde a um corpo-de-prova extraído do subtrecho experimental. Os MR dos corpos de prova da faixa da esquerda ficaram na faixa de 7000MPa na camada de revestimento e na camada do macadame betuminoso em torno de 4250 MPa. 74

99 Tabela Módulos de Resiliência e Resistência à Tração dos corpos-de-prova extraídos in situ e moldados em laboratório da faixa da direita Figura Extração de corpos de prova no trecho experimental para realização de ensaios mecânicos de laboratório faixa da direita. 75

100 Módulo Resiliência dos Corpos-de-prova retirados da pista Módulo Resiliênte (MPa) MR dos cps Faixa Direita MR dos cps Faixa Esquerda Estaca 1650 Estaca 1654 Estaca 1656 Estaca 1657 Estaca 1657 Macadame Betuminoso Figura Módulos de resiliência do revestimento e camada de ligação retirados da BR-116/RJ sentido Rio Teresópolis faixa da direita e esquerda, subtrecho experimental. 3.7 RETROÁNALISE DAS BACIAS DE DEFLEXÃO DO TRECHO ESTUDADO A retroanálise, associada às tradicionais metodologias de estudos de pavimentos, é atualmente a ferramenta mais adequada de avaliação estrutural de pavimentos. A partir dos dados obtidos com a retroanálise, pode-se elaborar o dimensionamento mecanístico do reforço estrutural do pavimento. O dimensionamento mecanístico tem por objetivo final a determinação da espessura de reforço estrutural que atenda simultaneamente, e de maneira econômica, aos critérios limites de fadiga e de deformação permanente de todas as camadas do pavimento e do subleito, aumentando a confiabilidade da vida útil prevista para o pavimento. Em geral, o critério da fadiga aplica-se às camadas mais rígidas do pavimento (revestimentos asfálticos usinados, camadas cimentadas etc), enquanto que o critério da deformação permanente aplica-se às camadas granulares e aos materiais finos do subleito. 76

101 Para auxiliar na análise do experimento, utilizou-se a técnica da retroanálise para tentar identificar os módulos de trabalho do pavimento do trecho e das seções teste. Para isso o autor do presente estudo contou com o auxilio de Cláudio Albernaz, engenheiro do DER MG, ex-aluno da COPPE, que gentilmente fez as retroanálises das estacas 1626 a estaca 1675, localizadas entre os km 111 a 112, usando o programa RETRAN5L. A retroanálise caracteriza-se pela determinação analítica dos módulos elásticos (de rigidez/resiliência) de todas as camadas do pavimento e do subleito a partir das bacias de deformação, as quais podem ser medidas com a viga Benkelman, com a viga eletrônica ou com equipamentos tipo FWD (Falling Weight Deflectometer). O programa Retran5-L foi desenvolvido pelo engenheiro Cláudio Valadão Albernaz, em 1998, a partir de seus estudos de pós-graduação na COPPE/UFRJ onde desenvolveu um programa de retroanálise mais simples chamado RETRAN2CL. Segundo Albernaz (2004) o programa Retran5-L (RetroAnálise de sistemas com 5 camadas elásticas Lineares) efetua a retroanálise dos módulos elásticos dos materiais de sistemas estratificados de até 5 (cinco) camadas, considerando todos os materiais elásticos. Albernaz (2004) indica que de um subtrecho homogêneo deve ser feita a retroanálise bacia por bacia, e não por meio de bacias médias representativas. O processamento do programa é baseado em banco de dados contendo milhares de estruturas teóricas similares, em termos de espessuras e de quantidade de camadas, à estrutura real em análise. Se as espessuras e os tipos de materiais do pavimento existente forem muito heterogêneos, de modo a não possibilitar a subdivisão do trecho em segmentos com estruturas de pavimento representativas, poderá ser adotado o critério de estrutura equivalente, com duas, três, quatro e até cinco camadas, incluindo o subleito. Neste procedimento, duas ou mais camadas de materiais semelhantes podem ser associadas e consideradas como uma única camada, para fins de retroanálise. Vários conjuntos de camadas associadas podem ser adotados, dependendo das características do pavimento existente. Nos casos extremos de estruturas heterogêneas, as espessuras e os tipos de materiais do subleito e do pavimento existente não são levados em consideração na 77

102 formação do banco de dados, sendo a retroanálise efetuada para um sistema equivalente de apenas duas camadas base e subleito a exemplo do procedimento inserido no programa Retran-2CL (ALBERNAZ, 1997) concebido para efetuar retroanálise simplificada de pavimentos. A formação do banco de dados para o RETRAN5L é feita considerando-se faixas de valores modulares compatíveis com os materiais das camadas dos pavimentos e do subleito existentes, e são definidas pelo projetista ou analista. As variações dos módulos das camadas do banco de dados são baseadas em faixas de valores normalmente admitidas para os tipos de materiais que constituem o pavimento e o subleito, e procuram levar em consideração as possíveis influências das variações do grau de compactação, dos valores das espessuras executadas, dos teores de umidade e das temperaturas ambiente no comportamento elástico dos materiais. Opcionalmente, o programa Retran5-L faz a correção automática da bacia de deformação medida, considerando uma possível localização do pé dianteiro da viga no interior da bacia de deformação. O programa RETRAN5L pode emitir relatórios com o logotipo de empresas, órgãos públicos, universidades etc, e apresenta informações completas relativas às bacias medidas, ajustadas e teóricas (em forma gráfica ou analítica), e os seus respectivos erros de ajustamento (RMS). Apresenta, ainda, os módulos de resiliência retroanalisados, os coeficientes de Poisson adotados, as espessuras e a contribuição de cada camada do pavimento e do subleito no valor da deflexão máxima medida no ponto de aplicação da carga, fornecendo valiosas informações sobre a camada ou camadas criticas do sistema pavimento-subleito. Para a elaboração da retroanálise com o programa Retran5-L, são necessários os seguintes dados: Listagem do levantamento das bacias de deformações (distâncias radiais e deflexões). No caso de levantamento com equipamento tipo FWD ou viga eletrônica, poderão ser utilizados os arquivos digitais do levantamento de campo. Configuração do carregamento do pavimento utilizado na medida das bacias de deformação (viga Benkelmann e viga eletrônica: eixo padrão de 8,2 tf ou outro; FWD: valor da carga nominal aplicada e raio da placa de contato). Temperatura do revestimento asfáltico durante o levantamento deflectométrico. 78

103 Listagem dos segmentos homogêneos quanto à estrutura do pavimento (espessuras das camadas e tipos de materiais semelhantes), obtida a partir dos estudos das camadas do pavimento e do subleito, ou de relatórios memoriais de obra ( as built ). Quando possível, informações do revestimento existente (granulometria, teor de ligante, etc), incluindo as características do ligante recuperado pelo método Abson (penetração) RETROANÁLISE DAS DEFLEXÕES MEDIDAS COM VIGA BENKELMAN COM UTILIZAÇÃO DO RETRAN -5L. Como já comentado, a CRT forneceu à COPPE/UFRJ o levantamento das deflexões com a viga Benkelman em todas as estacas entre os kms 104 e 122, na faixa da direita em ambos os sentidos, realizado em junho de De posse dessas informações com a colaboração de Albernaz, foi feita a retroanálise com o programa RETRAN5L das deflexões das estacas 1626 a 1675, localizadas entre o km 111 a 112. Durante a tentativa de retroanálise dos dados medidos pela CRT em toda a extensão do km 111 a 112 Albernaz verificou que os dados não apresentavam resultados coerentes com o programa, com isso observou-se que as medidas iniciais repassadas para o Albernaz estavam incompletas, conforme mencionado anteriormente. Desta forma a COPPE com a finalidade de verificar as informações repassadas pela CRT, realizou em outubro de 2004 o levantamento das deflexões com a viga Benkelman entre os kms 111 a 112, para conferir as bacias de deflexão. Na ocasião foram realizadas leituras com a viga Benkelman da COPPE e da CRT nas mesmas estacas e mesma trilha de roda para comparação e verificou-se que a leitura final medida pela CRT era realizada a 3 metros do inicio do ensaio. Com isso, foram repassadas novamente as leituras deflectométricas realizadas pela COPPE/UFRJ conforme especifica a norma DNER-ME (024/94), para ser feita a retroanálise através do RETRAN5L. Na Figura 3.1 observa-se as deflexões realizadas pela CRT da estaca 1626 a 1675 entre os kms 111 a 112 com a leitura final a 3 metros do inicio do ensaio e a Figura 3.11 apresenta as deflexões realizadas com a viga Benkelman da COPPE/UFRJ entre as estacas 1649 a 1659, segundo a norma DNER- ME (024/94). 79

104 Segundo ALBERNAZ (2005): a correção da leitura da viga Benkelman se faz necessário quando os pés dianteiros da viga ficam dentro da bacia de deformação. Quando isso acontece, os valores das deflexões medidas são reduzidas, falseando os resultados. A antiga norma DNER-ME 24/75 preconiza a correção das deflexões Do através da equação 1: a a + c + d a Do = ( Lo Lf ) + ( Li Lf ) (1) b d b Onde: Do = Deflexão ou deslocamento da superfície sob a ponta de prova da viga; Lo = Leitura inicial do extensômetro; Lf = Leitura final (conforme norma DNER-ME 024/75); Li = Leitura feita para verificar se os pés dianteiros da viga estão situados dentro da bacia de deformação (quando o caminhão está a uma distancia X igual a distância entre os pés dianteiros e a ponta de prova da viga: X = a + b); a, b, c, d = Dimensões da viga, conforme Figura 3.9. O fator (a+c+d / d), é a constante K da viga; O fator (L i - L f ) a/b é a deflexão (D i ) sob os pés dianteiros da viga, quando o eixo do caminhão está na posição da ponta de prova da viga; Quando os pés dianteiros não são afetados pela bacia durante a leitura L 0, a leitura L i será igual a L f e, portanto, o fator de correção é nulo; Para efetuarmos a correção da deflexão D 0, é necessário conhecer a deflexão sob os pés dianteiros da viga (D i ) no momento da leitura L 0. Para determinarmos a deflexão D i no campo, basta deslocarmos o caminhão a uma distância a partir da ponta de prova da viga igual à distância entre os pés dianteiros e a ponta de prova (a+c), como mostra a Figura 3.10; Da mesma maneira, para corrigirmos a deflexão D 25 é necessário a deflexão sob os pés dianteiros da viga no momento da leitura inicial (L 25 ). Para isso desloca-se o caminhão para a posição (a + c + 0,25) e faz-se a leitura Li. E assim por diante até o último ponto da bacia, e após os 10metros ou quando o extensômetro parar é feita a L f (ALBERNAZ, 2005). Assim pode-se corrigir a deflexão em qualquer ponto da bacia aplicando a equação 2: a a + c + d a Dy = ( Ly Lf ) + ( La + c + y Lf ) (2) b d b 80

105 Diz ainda ALBERNAZ (2005): Porém esse procedimento é trabalhoso pois para uma bacia com sete pontos teremos que efetuar 14 leituras, mais a leitura final na seguinte ordem. Uma alternativa menos trabalhosa é ajustar os pontos que definem a bacia medida no campo a curva definida matematicamente, como faz o programa RETRAN5-L. se o erro de ajuste for aceitável, com a equação da curva pode-se calcular a deflexão em qualquer ponto da bacia inclusive sobre os pés dianteiros da viga. Então é só aplicar a equação 2 para determinar a bacia corrigida. Este procedimento foi usado no caso desta pesquisa pois a bacia em todos os pontos foi muito extensa e afetou o pé dianteiro. L o, L 25, L 45, L 60, L 90, L 120, L 300, L a+c, L a+c+25, L a+c+45, L a+c+60, L a+c+90, L a+c+120, L a+c+300 e L f. Figura Esquema das dimensões da viga Benkelman (ALBERNAZ, 2005) Figura Detalhe da viga Benkelman e o eixo do caminhão para obter a correção devida ao pé da viga, (ALBERNAZ, 2005) 81

106 Distâncias (mm) Deflexões (0,01 mm) Estaca 1649 Estaca 1650 Estaca 1651 Estaca 1652 Estaca 1653 Estaca 1654 Estaca 1655 Estaca 1656 Estaca 1657 Estaca 1658 Estaca 1659 Figura Deflexões medidas com a viga Benkelman da COPPE na faixa da direita entre as estacas (1649 a 1659) do trecho experimental. A Tabela 3.7 apresenta os valores dos módulos das camadas gerados pelo programa RETRAN5L somente do trecho experimental como indicado na Figura Os módulos obtidos na retroanálise realizada pelo RETRAN5L, nas bacias do trecho experimental estão apresentados na Figura 3.12 e na Tabela 3.7 juntamente com a margem de erro do programa. Observa-se que a margem de erro das bacias ajustadas pelo programa RETRAN5L ficou na média de 3,64 valor considerado aceitável. A margem de erro das bacias ajustadas pelo programa RETRAN5L em todas as estacas do km 111 ao km 112 obteve uma média de 3,45 de margem de erro, valor ligeiramente abaixo do encontrado nas estacas do trecho experimental. Os módulos retroanalisados das camadas do trecho experimental comparados com os módulos determinados no laboratório da COPPE apresentaram certa coerência entre ambos, conforme Tabela 3.6 e 3.7. Os módulos gerados pelo programa RETRAN5-L apresentaram resultados bastante baixos na camada do subleito. Essa camada por apresentar módulos na faixa de 250(MPa) e comparados com os módulos obtidos em laboratório define-se como sendo a camada mais critica gerada pela retroanálise. 82

107 Módulos elásticos (kgf/cm²) CBUQ Revestimento Macadame Betuminoso Macadame Hidráulico Areia Siltosa Argilosa Argila Arenosa Siltosa Estacas do trecho experimental Figura Módulos das camadas das estacas do trecho experimental calculados pela Retroanálise através do Retran 5L (ALBERNAZ, 2004) Tabela Valores dos Módulos gerados pela Retroanálise através do RETRAN 5L 3.8 AVALIAÇÃO OBJETIVA DA SUPERFÍCIE DO PAVIMENTO O levantamento dos defeitos de superfície é direcionado para se avaliar as medidas de conservação necessárias para se evitar uma deterioração acelerada no futuro, ou para se determinar as medidas de restauração requeridas para se melhorar o pavimento. Este levantamento não tem por objetivo representar a resposta do usuário, embora esteja a ela relacionada, na medida em que os defeitos de superfície são a causa da perda de serventia atual e futura (RODRIGUES, 1995). 83

108 A CRT realizou em 2004 o levantamento dos defeitos de superfície entre o km 104 e km122, de acordo com a norma DNER-PRO 008/94, encontrando conceitos que variaram de Regular a Péssimo na maioria das vezes. Após a escolha do local onde seriam construídas as seções testes foi realizado um novo levantamento dos defeitos de superfície, porém somente no local do experimento, a fim de verificar o conceito daquele segmento. Os resultados encontrados no trecho experimental estão apresentados nas Tabelas 3.8, 3.9 e Tabela Tipos de defeitos encontrados no levantamento das condições superficiais do pavimento experimental (este estudo) Inventário do estado de superfície do pavimento (PRO - 08/78) Rodovia: BR/116 Tipo de Revestimento: CBUQ Operador: Marcos Sub Trecho: Segmento Experimental Data: setembro / 2004 Estaca Seção Lado Ok FC-1 FC-2 FC-3 FLECHAS ALP ATP O P Ex D R ALC ATC FI TTC TTL TLC TLL TRR J TB JE TBE T.R.I T.R.E x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

109 Tabela Planilha de Cálculo do Índice de Gravidade Global (IGG) do trecho experimental segundo norma DNIT-PRO 006/2003 (este estudo) PLANILHA DE CALCULO DO INDICE DE GRAVIDADE GLOBAL ( I.G.G ) Rodovia:BR - 116/RJ Tipo de Revestimento: CBUQ Data: setembro/2004 Subtrecho: Pista Direita Sentido Rio - Teresópolis Segmento homogeneo: Trecho Experimental NATUREZA FREQUÊNCIA COEFICIENTE INDICE DE ITEM DO NI DE GRAVIDADE RELATIVA DEFEITO PONDERAÇÃO INDIVIDUAL 1 (FC-1) FI,TTC,TTL,TLC,TLL,TRR 0 0,00 0,2 0,00 2 (FC-2) J, TB 8 44,44 0,5 22,22 3 (FC-3) JE, TBE 10 55,56 0,8 44,44 4 ALP, ATP 12 66,67 0,9 60,00 5 O e P 13 72,22 1,0 72,22 6 Ex 0 0,00 0,5 0,00 7 D ,00 0,3 30,00 8 R 12 66,67 0,6 40, Média aritmética dos valores das flechas medidas em mm nas TRI e TER Média aritmética das variâncias das flechas medidas em ambos os trilhos 11,28 7,07 1,33 1,0 15,04 7,07 N TOTAL DE ESTAÇÕES INVENTARIADAS 18 I.G.G 291,00 Tabela Conceito da Avaliação da Superfície do Pavimento, Trecho Experimental (DNIT PRO 006/2003). 3.9 VOLUME DE TRÁFEGO DA BR-116/RJ Segundo MEDINA (1997) o tráfego é muito variado quanto ao tipo de veículos e cargas transportadas. Desta forma, uma das dificuldades no dimensionamento dos pavimentos é a previsão da evolução do tráfego ao longo do tempo e a avaliação do poder de destruição, de modo comparativo, que exercem as várias cargas a diferentes níveis de repetição. 85

110 Segundo PINTO e PREUSSLER (2002) com o crescimento do volume de tráfego, é justificável a construção de uma estrutura capaz de suportar as solicitações cada vez maiores, produzidas pelo tráfego. Esses investimentos iniciais realizados para a construção dos pavimentos serão compensados pelos benefícios decorrentes: Redução do custo de transporte; Diminuição do tempo de viagem; Aumento do conforto e segurança; Diminuição das despesas de conservação; Redução do índice de acidentes. Foi solicitado à CRT o histórico dos veículos comerciais da via. A contagem desses veículos comerciais foi realizada no posto de pedágio Engenheiro Pierre Berman, localizado na BR-116/RJ, Piabetá km metros sentido Rio Teresópolis. A Concessionária Rio - Teresópolis iniciou a cobrança de pedágio em setembro de 1996 e desde então conta com os dados do volume de tráfego da rodovia. Porém não dispõe destes dados sistematizados de forma a apresentar uma linha de tendência que permita inferir a taxa de crescimento do tráfego no local. Foi disponibilizado para a COPPE os dados correspondentes a contagem somente dos meses de dezembro de cada ano. Essa decisão por parte da empresa se deu pelo fato que há um aumento de tráfego nos meses de dezembro e também pelo fato da concessionária começar a cobrar o pedágio em setembro de A CRT vem realizando diariamente pesagem dos veículos. Porém esses dados não têm a finalidade de verificar o excesso de carga por veículo para o cálculo do número N. O único objetivo até então é da aplicação de multas ao condutores dos veículos. Neste sentido foi solicitado a CRT que realizasse durante alguns dias a pesagem dos veículos comerciais e que fosse discriminado o número de veículos, classificação do veículo e o excesso de cada veículo comercial. Mas até o momento não foi repassada nenhuma informação deste tipo. As únicas informações repassadas foram das quantidades dos veículos por ano e o excesso de carga total dos veículos durante cada período, conforme mostrado na Tabela o que não permite calcular o número (N) sem que seja admitindo um Fator de Veículo. Observa-se também que o volume de tráfego é parte do calculo do Número N, mas é necessário se conhecer a composição por peso para chegar ao 86

111 número (N). A coluna total de veículos apresentada na Tabela 3.11 corresponde ao somatório de veículos por categoria, nos meses de dezembro da série histórica fornecida, multiplicados por 12 correspondentes ao meses do ano do tráfego que já solicitou a pista desde a implantação da concessão. Tabela Contagem de veículos realizados na praça de pedágio Engenheiro Pierre Berman no km 133.5, sentido Rio Teresópolis. CONTAGEM DE VEÍCULOS COMERCIAIS POR CLASSE NOS MESES DE DEZEMBRO DEZEMBRO CLASSIFICAÇÃO DOS VEÍCULOS TOTAL ANO 2C 3C - 2S1 4C - 2S2-2C2 2S3-3S2-2C3 3S3 7 e 8 e VEÍCULOS SOMATÓRIO ,0E+07 VDM Outro fator importante e bastante comum em nossas rodovias é a falta de fiscalização das cargas dos veículos comerciais. Muitos desses veículos comerciais trafegam com excesso de carga. Esses excessos são comprovadamente um dos fatores principais na deterioração dos pavimentos. Segundo PINTO e PREUSSLER (2002) as cargas transmitidas ao pavimento pelos veículos são regulamentadas por lei, em cada país. No Brasil, como na maioria dos países, a carga máxima por eixo simples de rodado duplo é de 10 toneladas. Os limites das cargas máximas por eixo simples e em tandem duplo ou triplo, foram estabelecidos por decretos lei nº de 7 de fevereiro de As transgressões aos limites de cargas estabelecidas pela lei, mencionada acima, são freqüentes, tendo como conseqüência a degradação acelerada dos pavimentos, a sobrecarga de obras de arte especiais, maior desgaste do veiculo e redução da segurança na direção. (MEDINA, 1997). A avaliação do tipo de tráfego nas rodovias faz-se por contagens (volume diário e contagem classificatória) e pesagens dos veículos parados ou em movimento. Essas pesagens podem ser estáticas ou dinâmicas, de fiscalização em postos fixos ou móveis. 87

112 Conforme DNER (1997) as pesagens estáticas são realizadas com o veículo parado e apresentam precisão melhor, por isso são realizadas nas atividades de fiscalização do excesso de carga por eixo. As pesagens dinâmicas são realizadas com o veículo em movimento, podendo ser lenta ou rápida, de acordo com a velocidade com que o veículo é pesado e consequentemente com uma precisão maior ou menor. A CRT possui uma balança eletrônica dinâmica móvel, com a qual tem sido realizadas pesagens de veículos comerciais aleatoriamente na parte da manhã, juntamente com a participação dos fiscais da ANTT (Agencia Nacional de Transporte Terrestre), os quais são os responsáveis para aplicação de multas devido ao excesso de carga. A concessionária forneceu as informações destas pesagens que estão apresentadas na Tabela O que pode se observar nesta Tabela é que não estão apresentados os excessos de carga de cada caminhão, que é fundamental para entender o desempenho de um pavimento, e sim faz um somatório de porcentagem dos caminhões que estão com excesso de carga. Com isso fica inviável calcular o número (N). Para o pavimento, os danos são provocados pelos eixos individuais e não pelo veículo como um todo. É fundamental se passar a fazer as estatísticas de pesagem por eixo, associados aos tipos (simples, duplo ou triplo). Tabela Pesagem de veículos comerciais e porcentagem de excesso de carga (CRT, 2005) PERÍODO TOTAL ACUMULADO TOTAL VEÍCULOS VEÍCULOS COM EXCESSO VEÍCULOS SEM EXCESSO TOTAL EXCESSO (KG) MÉDIA EXCESSO (KG/VEÍCULO) MÉDIA DE EXCESSO (%) 5,58 3,72 2,61 10,64 4,73 3,82 5, CONSIDERAÇÕES FINAIS A concessionária Rio Teresópolis indicou à ANTT em 2000 uma proposta de restauração do pavimento entre os kms 104 e 122, nas faixas da direita de ambos os 88

113 sentidos, que consta de uma fresagem de 25cm da estrutura existente e a construção de um pavimento semi - rígido com 15cm de Concreto Compactado com Rolo CCR, como camada de base e mais 10cm de Concreto Betuminoso Usinado à Quente CBUQ, como camada de rolamento. Já o PER (Plano de Exploração da Rodovia), propõe para o trecho a fresagem de 5cm e reposição de 5cm de CBUQ. O estudo proposto no convênio COPPE CRT, envolvendo o Simulador de Tráfego, com a participação de consultores e parceiros, fixou então os tipos de soluções a serem estudadas, partindo destas proposições comentadas acima e acrescentando mais duas possíveis que consistiram em substituir os 5cm de CBUQ convencional por asfalto - borracha e a outra mantendo os 5cm CBUQ convencional mas introduzindo uma geogrelha interposta entre a nova camada e a antiga trincada. Nestes dois segmentos foram feitas parcerias com a BR Distribuidora que forneceu a massa asfáltica com asfalto borracha e com a Huesker que forneceu a geogrelha (Hatelit C 40/17). Estas duas escolhas foram baseadas em soluções que vem sendo utilizadas em algumas obras no Brasil e muito citadas na literatura internacional. É fato que muitas outras soluções poderiam ter sido testadas, porém houve a limitação imposta pelo custo da simulação em relação ao investimento em pesquisa que a concessionária está obrigada a realizar. Também não se tinha claro o tempo de solicitação que cada solução iria consumir visto que o Simulador de Tráfego Móvel é um equipamento recentemente fabricado no Brasil e não havia relato de nenhuma pesquisa semelhante com este equipamento especificamente, embora existam simuladores do IPR e da UFRGS, que tem outras condições, são instalações fixas. Na primeira etapa do estudo foram analisadas as informações fornecidas pela CRT, como: Deflexões com viga Benkelman, níveis de serventia do pavimento, volume de tráfego, dados dos poços de sondagem e também visitas ao trecho em estudo. Foi possível fazer a retroanálise dos dados fornecidos pela CRT de todo o trecho envolvido (km 122 a 104). Porém a escolha do local se deu pelo fato do pavimento existente naquele subtrecho apresentar condições tanto estrutural como de rolamento representativas do trecho total de interesse. Particularmente optou-se por um segmento homogêneo com extensão adequada em tangente com altas deflexões máximas (média em 36km), 89

114 conceito péssimo no IGG e por estar próximo à Usina de CBUQ da CRT e da PREMAG (Fabrica de Pré Moldados), que dão apoio de energia e água às instalações do HVS. A escolha das soluções que foram empregadas em cada trecho experimental foi determinada pela equipe de técnicos responsáveis pela pesquisa. Esta equipe é formada por técnicos da COPPE/UFRJ, da CRT e alguns Consultores convidados conforme apresentado abaixo: Laura Maria Goretti da Motta (Coordenadora COPPE); Jacques de Medina (COPPE); Salomão Pinto (Consultor Convidado); Prepredigna D.E.A.da Silva (Consultora Convidada); Celso Ramos (Consultor Convidado); Marcos Antonio Fritzen, mestrando (COPPE); Álvaro Dellê, técnico (COPPE); Ana Maria Sousa, técnica (COPPE); Marcos Pereira Antunes, técnico (COPPE); Max Gomes de Souza, técnico (COPPE). Clara Maria Ferraz, Engenheira, Supervisora (CRT). Carlos Augusto Miguel Vieira, Engenheiro (CRT). Flávio Nóbrega, Engenheiro (EX CRT). Parceiros: ABCP Eduardo D Ávila; BR ASFALTOS Ilonir Tonial, Francisco Duque, Fabrício Mourão; HUESKER Maria Francisca, Guillermo Montestruque. Cabe ressaltar que todas reuniões prévias para definir o escopo do trabalho que começaram em julho de 2004, tiveram a participação efetiva do Flávio Nóbrega, Laura Motta, Salomão Pinto, Celso Ramos, Eduardo D Ávila, Maria Francisca (Geomaks) e o autor da presente tese, e em algumas, da Prepredigna e do professor Jacques de Medina que propôs fazer uma instrumentação mínima que fosse, conforme apresentado no próximo capítulo. 90

115 JANEIRO 4 CAPÍTULO TRECHO EXPERIMENTAL INFORMAÇÕES INICIAIS DOS MATERIAIS E CONSTRUÇÃO 4.1 INTRODUÇÃO Neste capítulo apresentam-se os materiais utilizados nas seções-teste, suas características de laboratório e os dados da construção de cada solução. O trecho experimental foi localizado em um segmento que apresentava condições estruturais parecidas, numa extensão de 200 metros necessários para que as soluções testadas pudessem ser comparadas entre si. A construção das seções experimentais estudadas nesta pesquisa foi feita na BR 116/RJ entre os km 111 e km 112, mais precisamente entre as estacas 1649 a 1659, sentido Rio - Teresópolis. A Figura 4.1 mostra o esquema dos trechos experimentais. SENTIDO DE ROLAMENTO ACOSTAMENTO RIO DE ESTACA º TRECHO EXPERIMENTAL 6 cm CBUQ - CONVENCIONAL m m m m 2º TRECHO EXPERIMENTAL HATELIT C + 6 cm CBUQ - CONVENCIONAL m FAIXA DA ESQUERDA m 3º TRECHO EXPERIMENTAL 6 cm - GAP-GRADED ASFALTO BORRACHA m m m + 10 m 50m 50m CANTEIRO CENTRAL 4º TRECHO EXPERIMENTAL 15 cm CCR + 5 cm CBUQ CONVENCIONAL ACOSTAMENTO 50m m 1659 TERESÓPOLIS Figura Esquema dos trechos experimentais estudados nesta pesquisa 4.2 ESTUDO DOS MATERIAIS PARA AS MISTURAS ASFÁLTICAS NOVAS A CRT na sua Usina de Asfalto utilizava à época da implantação das seções-teste o agregado da pedreira Anhanguera. No inicio do projeto realizou-se um estudo de duas pedreiras da região, a pedreira Anhanguera e a pedreira Holcim a fim de comparar as condições de cada agregado, já que se percebeu que havia grande heterogeneidade nos agregados recolhidos como amostra nos silos da Usina da CRT. 91

116 Nesta etapa foram realizados estudos no laboratório da COPPE/UFRJ para ambos os agregados, optando-se pelo agregado da pedreira Holcim por apresentar condições mais satisfatórias além da pedreira estar localizada mais próximo da Usina da CRT. A Figura 4.2 e 4.3. apresentam detalhes da pedreira Holcim e comparação dos agregados da pedreira Holcim e da pedreira Anhanguera. Também na Tabela 4.1 estão apresentados os resultados do desgaste dos agregados da pedreira Anhanguera e da pedreira Holcim, realizados no laboratório da COPPE conforme a norma DNER ME 035/98. Foi realizado ensaio de adesividade (DNER-ME 078/94) com o ligante betuminoso das amostras da pedreira Anhanguera e da pedreira Holcim, utilizando o CAP 40 com 0,5% DOP fornecido pela Usina da CRT. Os ensaios foram considerados satisfatórios, pois ao fim de 72 horas não houve deslocamento da película betuminosa. O agregado da pedreira Anhanguera é do tipo granito levemente alterado com a presença de Feldspato alterado e Biotita de cor avermelhada. Essa cor avermelhada é conseqüência da liberação de ferro. O agregado da pedreira Holcim é do tipo granito, porém mais homogêneo do que o da pedreira Anhanguera. No anexo A encontra-se um estudo realizado pelo Geólogo Alexander da Silva, a pedido do autor deste trabalho sobre a geologia do granito da formação Suruí, município de Magé, Estado do Rio de Janeiro, localizada na BR-116/RJ rodovia Rio Teresópolis km m. Com a opção pela Pedreira Holcim, foram separados os agregados retirados dos Silos Quente da Usina da CRT e realizados os ensaios preconizados pelo método Marshall, adotando uma curva granulométrica na faixa B do DNER, conforme Figura 4.4 a 4.6. Na Tabela 4.2 a 4.4 estão apresentadas a granulometria dos agregados da pedreira. 92

117 Tabela Resultados do desgaste dos agregados AGREGADOS PEDREIRA ANHANGUERA HOLCIM ANHANGUERA HOLCIM ABRASÃO "LOS ANGELES" MASSA ESPECÍFICA SQ 3 Brita 1(%) 51,33 39,60 2,50 2,66 SQ 2 Brita 0 (%) 52,12 46,78 2,48 2,64 SQ 1 Pó de Pedra (%) * * 2,66 2,70 Especificações Método < 50 DNER - ME 035/94 ( * ) Ensaios não realizados DNER - ME 081/94 DNER - ME 084/64 Figura Vista da Usina de Britagem da Pedreira da Holcim 93

118 Pedreira Holcim Brita 1 Pedreira Anhanguera - Brita 1 Pedreira Holcim Brita 0 Pedreira Anhanguera Brita 0 Pedreira Holcim Pó Pedra Pedreira Anhanguera Pó Pedra Figura 4.3 Comparação entre os agregados estudados 94

119 Tabela Resultados da granulometria dos agregados brita 1 da pedreira Holcim do SQ 3 retirados da Usina da CRT ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DE AGREGADOS Material: Brita 1 Projeto: Tese Msc. Marcos Antonio Fritzen AMOSTRA 1 Peneiras Retido Passante Média # mm Peso Acum. Peso % % Acum. % % 1" 25 0,0 0,0 0,00 0,00 100,00 100,00 3/4" 19 78,0 78,0 6,50 6,50 93,50 93,89 1/2" 12,7 731,4 653,4 54,45 60,95 39,05 42,58 3/8" 9,5 1083,6 352,2 29,35 90,30 9,70 10,57 nº 04 4,8 1195,3 111,7 9,31 99,61 0,39 0,43 nº ,0 1,7 0,14 99,75 0,25 0,27 nº 40 0, ,3 0,3 0,02 99,78 0,23 0,24 nº 80 0, ,8 0,5 0,04 99,82 0,18 0,20 nº 200 0, ,4 0,6 0,05 99,87 0,13 0,14 Fundo 1200,0 1,6 0,13 100,00 0,00 0, ,00 100,00 AMOSTRA 2 Peneiras Retido Passante # mm Peso Acum. Peso % % Acum. % 1" 25 0,0 0,0 0,00 0,00 100,0 3/4" 19 68,7 68,7 5,73 5,73 94,28 1/2" 12,7 646,8 578,1 48,18 53,90 46,10 3/8" 9,5 1062,7 415,9 34,66 88,56 11,44 nº 04 4,8 1194,4 131,7 10,98 99,53 0,47 nº ,5 2,1 0,17 99,71 0,29 nº 40 0, ,9 0,4 0,03 99,74 0,26 nº 80 0, ,4 0,5 0,04 99,78 0,22 nº 200 0, ,2 0,8 0,07 99,85 0,15 Fundo 1200,0 1,8 0,15 100,00 0, ,00 100,00 COPPE/UFRJ CLIENTE: Tese Mestrado - Marcos Antonio Fritzen OPERADOR: Marcos Antonio Fritzen RECEBIDO EM 28/10/2004 PROGRAMA DE ENGENHARIA CIVIL LAB. DE GEOTECNIA - PAVIMENTAÇÃO AMOSTRA: Pedreira Holcim DATA: 28/10/2004 REG.LAB. 100,00 90,00 80,00 70,00 Am 1 Am2 60,00 50,00 Passante (%) 40,00 30,00 20,00 10,00 n. o 200 n. o 80 n. o 40 n. n. 3/8" Peneiras (#) o 10 o 4 1/2" 3/4" 1" 0,00 Figura Curva granulométrica dos agregados de brita 1 da Pedreira Holcim retirados do SQ 3 da Usina da CRT. 95

120 Tabela Resultados da granulometria dos agregados de brita 0 da pedreira Holcim do SQ 2 retirados da Usina da CRT ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DE AGREGADOS Material: Brita 0 Projeto: Tese Msc. Marcos Antonio Fritzen AMOSTRA 1 Peneiras Retido Passante Média # mm Peso Acum. Peso % % Acum. % % 1" 25 0,0 0,0 0,00 0,00 100,00 100,00 3/4" 19 0,0 0,0 0,00 0,00 100,00 100,00 1/2" 12,7 0,0 0,0 0,00 0,00 100,00 100,00 3/8" 9,5 5,4 5,4 0,45 0,45 99,55 99,78 nº 04 4,8 965,0 959,6 79,97 80,42 19,58 18,21 nº ,5 225,5 18,79 99,21 0,79 0,78 nº 40 0, ,2 4,7 0,39 99,60 0,40 0,42 nº 80 0, ,7 1,5 0,13 99,73 0,27 0,29 nº 200 0, ,5 2,8 0,23 99,96 0,04 0,08 Fundo 1200,0 0,5 0,04 100,00 0,00 0, ,00 100,00 AMOSTRA 2 Peneiras Retido Passante # mm Peso Acum. Peso % % Acum. % 1" 25 0,0 0,0 0,00 0,00 100,00 3/4" 19 0,0 0,0 0,00 0,00 100,00 1/2" 12,7 0,0 0,0 0,00 0,00 100,00 3/8" 9,5 0,0 0,0 0,00 0,00 100,00 nº 04 4,8 998,0 998,0 83,17 83,17 16,83 nº ,7 192,7 16,06 99,23 0,77 nº 40 0, ,7 4,0 0,33 99,56 0,44 nº 80 0, ,3 1,6 0,13 99,69 0,31 nº 200 0, ,5 2,2 0,18 99,88 0,13 Fundo 1200,0 1,5 0,13 100,00 0, ,00 100,00 COPPE/UFRJ CLIENTE: Tese Mestrado - Marcos Antonio Fritzen OPERADOR: Marcos Antonio Fritzen RECEBIDO EM 28/10/2004 PROGRAMA DE ENGENHARIA CIVIL LAB. DE GEOTECNIA - PAVIMENTAÇÃO AMOSTRA: Pedreira Holcim DATA: 28/10/2004 REG.LAB. 100,00 90,00 80,00 70,00 Am 1 Am2 60,00 50,00 Passante (%) 40,00 30,00 20,00 10,00 n. o 200 n. o 80 n. o 40 n. n. 3/8" Peneiras (#) o 10 o 4 1/2" 3/4" 1" 0,00 Figura Curva granulométrica da brita 0 da Pedreira Holcim retirados do SQ 2 da Usina da CRT. 96

121 Tabela 4.4- Resultados da granulometria dos agregados da pedreira Holcim do SQ 1 retirados da Usina da CRT ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DE AGREGADOS Material: Pó de Pedra Projeto: Tese Msc. Marcos Antonio Fritzen AMOSTRA 01 Peneiras Retido Passante Média # mm Peso Acum. Peso % % Acum. % % 1" 25 0,0 0,0 0,00 0,00 100,00 100,00 3/4" 19 0,0 0,0 0,00 0,00 100,00 100,00 1/2" 12,7 0,0 0,0 0,00 0,00 100,00 100,00 3/8" 9,5 0,0 0,0 0,00 0,00 100,00 100,00 nº 04 4,8 0,0 0,0 0,00 0,00 100,00 99,97 nº ,2 229,2 19,10 19,10 80,90 81,58 nº 40 0,42 711,4 482,2 40,18 59,28 40,72 41,53 nº 80 0,18 982,1 270,7 22,56 81,84 18,16 18,33 nº 200 0, ,5 139,4 11,62 93,46 6,54 6,54 Fundo 1200,0 78,5 6,54 100,00 0,00 0, ,00 100,00 AMOSTRA 02 Peneiras Retido Passante # mm Peso Acum. Peso % % Acum. % 1" 25 0,0 0,0 0,0 0,0 100,0 3/4" 19 0,0 0,0 0,0 0,0 100,0 1/2" 12,7 0,0 0,0 0,0 0,0 100,0 3/8" 9,5 0,0 0,0 0,0 0,0 100,0 nº 04 4,8 0,7 0,7 0,1 0,1 99,9 nº ,9 212,2 17,7 17,7 82,3 nº 40 0,42 691,8 478,9 39,9 57,7 42,4 nº 80 0,18 978,1 286,3 23,9 81,5 18,5 nº 200 0, ,5 143,4 12,0 93,5 6,5 Fundo 1200,0 78,5 6,5 100,0 0,0 1200,00 100,00 COPPE/UFRJ CLIENTE: Tese Mestrado - Marcos Antonio Fritzen OPERADOR: Marcos Antonio Fritzen RECEBIDO EM 28/10/2004 PROGRAMA DE ENGENHARIA CIVIL LAB. DE GEOTECNIA - PAVIMENTAÇÃO AMOSTRA: Pedreira Holcim DATA: 28/10/2004 REG.LAB. 100,00 90,00 80,00 70,00 Am 1 Am2 60,00 50,00 Passante (%) 40,00 30,00 20,00 10,00 n. o 200 n. o 80 n. o 40 n. n. 3/8" Peneiras (#) o 10 o 4 1/2" 3/4" 1" 0,00 Figura Curva granulométrica do pó de pedra da Pedreira Holcim retirado do SQ 1 da Usina da CRT. 97

122 Para a caracterização das misturas asfálticas novas a serem empregadas nos testes com o simulador foram realizadas no laboratório da COPPE/UFRJ, as seguintes etapas principais: Etapa 1: Dosagem das misturas asfálticas Faixa B do DNER: Desgaste dos agregados (DNER - ME 035/98) Adesividade a ligante betuminoso. (DNER ME 078/94) Densidade dos agregados (DNER ME 081/94), (DNER ME 084/64). Dosagem através do método Marshall (DNER ME 043/64) Môdulo de Resiliência (DNER ME 133/94) Resistência à Tração (DNER ME 138/94) Fadiga. Etapa 2: Ensaios de corpos-de-prova retirados das seções-testes após construção e solicitação pelas cargas do simulador: Densidade da mistura asfáltica (DNER ME 117/94) Verificação do volume de vazios Verificação do grau de compactação Môdulo de Resiliência (DNER ME 133/94) Resistência à Tração (DNER ME 138/94) Fadiga. Neste capítulo serão apresentados os resultados de laboratório e os de campo serão apresentados no capítulo 5. Estão apresentados nas Tabelas 4.5 e 4.6 os resultados dos métodos das tentativas para a dosagem da mistura e as características Marshall das misturas asfálticas conforme a norma DNER-ME 043/64, Também estão apresentadas nas Figuras 4.7, a 4.10 os gráficos do volume de vazios, Relação Betume Vazios (RBV), densidade aparente versus teor de asfalto e Vazios Cheio de Betume (VCB). Esse projeto Marshall foi adotado nos subtrechos experimentais 1,2 e 4, lembrando que no 3 foi usado asfalto borracha. Com base nos resultados dos ensaios realizados em laboratório foi selecionado o teor de projeto de asfalto pelo método Marshall com energia de 75 golpes nas duas faces do corpo-de-prova, correspondente a porcentagem de 5,5% de ligante e 4,63% de 98

123 índice de vazios. Foram definidos os seguintes porcentuais para a composição de agregados utilizados nos subtrechos experimentais 1, 2 e 4: SQ 3 Brita 1: 26% SQ 2 Brita Zero: 26% SQ 1 Pó de Pedra: 48% A Tabela 4.7 apresenta os resultados da dosagem do concreto asfáltico a ser aplicado nos trechos experimentais. Nesta Tabela podem-se observar as densidades aparentes e efetivas, volume de vazios e também o grau de compactação dos corpos-de-prova moldados no laboratório da COPPE. Foi utilizada a Densidade Teórica determinada na Tabela 4.6 respectivamente para os cálculos do volume de vazios das misturas e o grau de compactação dos corpos-deprova moldados em laboratório. A Tabela 4.7 apresenta duas colunas com grau de compactação diferente uma da outra, isso se dá pelo fato do cálculo, numa ter sido usado densidade aparente para determinar o grau de compactação e na outra a densidade efetiva no lugar da aparente. Observa-se que o grau de compactação adotando a densidade efetiva apresenta um grau de compactação maior que o método tradicional. Nesta etapa foram moldados corpos-de-prova para investigação do comportamento mecânico das misturas asfálticas. As misturas asfálticas apresentaram em média 1,71 (MPa) de Resistência à Tração (RT) e os MR dos mesmos corpos-de-prova apresentaram em média 6000(MPa). Nesta mistura asfáltica não foi realizado os ensaios de fadiga por compressão diametral. 99

124 Tabela Método das tentativas para enquadrar os agregados da pedreira Holcim numa faixa de trabalho dentro da Faixa B do DNER 100

125 Tabela Determinação do teor de projeto de ligante CAP 40 com 0,5% de DOPE Projeto: BR116 - RJ Km 111 a 112 CRT Data: 29/10/2004 Ensaios: Especificações: Temperaturas de Ensaio Ligante:Cap 4 cap 40 com 0,5 % Dope T. Ligante(Mistura) ( C): 163 Fíler: do próprio pó de pedra T. Compactação( C): 158 T. Agregado ( C) 176 Obs.: Pedreira Holcim Faixa B (DNER) Tentativa % I II III IV V Teor Dens. Real Material Granul. Ótimo D r Brita ,8 24,7 24,6 24,4 24,3 24,6 2,660 Brita ,8 24,7 24,6 24,4 24,3 24,6 2,640 Pó de Pedra 48 45,8 45,6 45,4 45,1 44,9 45,4 2,700 Filer 0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,000 CAP % 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 5,5 1,05 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 Tentativa % I II III IV V Teor Material Granul. (g) (g) (g) (g) (g) Ótimo Brita ,0 296,4 294,8 293,3 291,7 294,8 Brita ,0 296,4 294,8 293,3 291,7 294,8 Pó de Pedra ,1 547,2 544,3 541,4 538,6 544,3 CAP - 54,0 60,0 66,0 72,0 78,0 66,0 Total (g) Misturas Teor de D. Apar. D. Efet. Obtidas Ligante Da (mist.) De (mist.) I 4,5 2,32 2,30 II 5,0 2,34 2,32 III 5,5 2,35 2,34 IV 6,0 2,36 2,35 V 6,5 2,38 2,37 PORCENTUAL DE LIGANTE (%) Densidade Teórica (D t ) % Vazios (%V) Vazios Cheios de Betume (VCB) Vazios do Agreg. Mineral (VAM) Relação Betume - Vazios (RBV) MÉTODO DAS TENTATIVAS 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 ESPECIFICAÇÃO 2,500 2,482 2,464 2,447 2,430 * 7,19 5,72 4,63 3,54 2,04 3 a 5 9,94 11,14 12,31 13,49 14,73 17,14 16,86 16,94 17,03 16,77 58,03 66,10 72,66 79,19 87,84 101

126 8,000 7,000 6,000 5,000 % V v 4,000 3,000 2,000 1,000 0,000 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 % Ligante Figura Teor de vazios versus teor de asfalto 100,000 90,000 80,000 70,000 60,000 RBV 50,000 40,000 30,000 20,000 10,000 0,000 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 % Ligante Figura Relação Betume / Vazios (RBV) versus Teor de Asfalto 2,390 2,380 2,370 2,360 Dap (g/cm³) 2,350 2,340 2,330 2,320 2,310 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 % Ligante Figura Densidade Aparente versus Teor de Asfalto 102

127 16,00 14,00 12,00 10,00 VCB 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 % Ligante Figura Vazios Cheio de Betume (VCB) versus Teor de Asfalto Tabela Comportamento das misturas asfálticas moldadas em laboratório para determinação do teor ótimo de ligante para a mistura betuminosa PROJETO Teor Ótimo Mistura Asfáltica Fx B DNER Data: Protocolo: ENSAIOS Nº DO CORPO DE PROVA Dap, Defetiva, Vvazios, % Compactação ALTURA MÉDIA DIÂMETRO MÉDIO Dap Defetiva D Teorica = 2,464 Dap proj = 2,35 Marcos Antonio V Vazios(%) Grau Compactação Grau Compactação Lab Teor (cm) (cm) (Dap/Dap proj)*100 (Defet/Dap proj)* ,44 10,22 2,33 2,31 5,6 98,9 98, ,45 10,12 2,31 2,30 6,2 98,4 97, ,46 10,17 2,31 2,29 6,1 98,4 97, ,5% 6,53 10,15 2,32 2,30 6,0 98,6 97, ,55 10,16 2,32 2,30 5,7 98,9 98, ,43 10,16 2,33 2,31 5,5 99,1 98, ,57 10,15 2,33 2,31 5,5 99,1 98, ,47 10,17 2,34 2,32 5,2 99,4 98, ,54 10,16 2,32 2,30 5,8 98,8 97, ,0% 6,52 10,17 2,33 2,32 5,4 99,2 98, ,51 10,16 2,34 2,32 4,9 99,7 98, ,50 10,19 2,34 2,32 5,1 99,5 98, ,45 10,15 2,35 2,34 4,6 100,1 99, ,36 10,20 2,37 2,35 4,0 100,7 100, ,39 10,19 2,36 2,35 4,4 100,3 99, ,5% 6,39 10,17 2,36 2,35 4,4 100,2 99, ,52 10,17 2,35 2,33 4,7 100,0 99, ,43 10,17 2,35 2,33 4,7 100,0 99, ,71 10,18 2,40 2,40 2,6 102,1 102, ,35 10,16 2,37 2,36 4,0 100,7 100, ,35 10,17 2,36 2,36 4,1 100,5 100, ,0% 6,18 10,36 2,37 2,36 4,0 100,6 100, ,38 10,18 2,37 2,35 4,0 100,7 100, ,43 10,15 2,35 2,34 4,5 100,2 99, ,39 10,19 2,37 2,36 3,9 100,7 100, ,23 10,17 2,38 2,38 3,4 101,3 101, ,29 10,18 2,38 2,37 3,6 101,1 101, ,5% 6,24 10,17 2,39 2,38 3,1 101,5 101, ,29 10,19 2,38 2,38 3,5 101,2 101, ,33 10,16 2,36 2,35 4,2 100,5 100,1 103

128 4.2.1 CAP 40 E DOPE UTILIZADO NOS SUBTRECHOS EXPERIMENTAIS 1, 2 E 4. O ligante asfáltico utilizado para o projeto da mistura asfáltica realizado no laboratório da COPPE/UFRJ foi fornecido pela Usina da CRT, do tipo CAP 40 com 0,5% de DOPE. O motivo desta escolha deve-se ao fato da concessionária utilizar em praticamente todas as misturas asfálticas produzidas na Usina da CRT este material e também o DOPE. Esse CAP40 com 0,5% de DOPE foi utilizado para o projeto da mistura asfáltica e depois essa dosagem foi utilizada nos subtrechos 1, 2 e 4. Quanto ao DOPE utilizado na mistura asfáltica, se deu pelo fato de que no momento da realização dos ensaios para se determinar as características da mistura a Usina possuía dois tanques de ligante e os dois estavam com DOPE visto que a concessionária utilizava um agregado que necessitava da utilização de 0,5% de DOPE (pedreira Anhanguera). O projeto de mistura asfáltica que a CRT até então utilizava foi determinado pelo IPR/DNER. O DOPE utilizado nas misturas asfálticas realizadas nos trechos experimentais apresenta as seguintes características segundo (IPIRANGA ASFALTOS, 2005): Caracterização: BETUDOPE que é uma mistura de diaminas e/ou poliaminas, diluídas em fluxantes do tipo hidrocarbonetos aromáticos; Propriedades: O BETUDOPE é um aditivo químico termicamente estável que atua na interface asfalto/agregado, aumentando consideravelmente o poder de aderência entre ambos; Usos: É utilizado como aditivo melhorador de adesividade nos asfaltos aplicados a quente, e nos asfaltos diluídos aplicados a frio; Aplicação: É introduzido na quantidade determinada no ligante asfáltico a ser utilizado, obtendo-se a homogeneização necessária pela circulação com a bomba de transferência; Segundo IPIRANGA ASFALTOS (2005) recomenda-se a utilização de 0,5% de BETUDOPE por tonelada de ligante asfáltico. Entretanto, para a obtenção de taxas mais econômicas, recomenda-se realizar previamente os ensaios de adesividade normalizadas, Tabela 4.8 apresenta as características do DOPE utilizado. 104

129 As características do ligante por apresentarem um certificado de qualidade do fabricante não foram ensaiadas. A Tabela 4.9 apresenta essas características do fabricante (também não se tinha o CAP puro). Tabela Características do DOPE utilizado nas misturas asfálticas CBUQ, trecho experimental (IPIRANGA, 2005). CARACTERÍSTICAS DO BETUDOPE - IPIRANGA CONSISTÊNCIA LÍQUIDO Densidade 2ºC 1,010 a 1,080 Viscosidade a 37,8ºC 60 a 80 Ponto de Fulgor 60 a 100ºC Ponto de Fluidez 15ºC ph 10 a 12 O BETUDOPE é fornecido em tambores com 100kg de peso líquido Tabela Características do CAP40 utilizado nas misturas asfálticas CBUQ, trecho experimental (CERTIFICADO PETROBRAS, 2004). 4.3 DESCRIÇÃO DOS SUBTRECHOS EXPERIMENTAIS Como já comentado o trecho experimental foi construído com 4 subtrechos de 50 metros cada um, sendo que dentro destes 50m, uma seção de aproximadamente 10m foi solicitada. Para simplificar a partir deste ponto refere-se a cada subtrecho como Trecho 1, 2, 3 e 4 e a cada área de teste com o simulador como seção 1, 2, 3 e

130 Após os estudos preliminares, iniciaram-se os trabalhos para a construção dos trechos experimentais entre os km 111 e 112, mais precisamente entre as estacas 1649 e 1659, sentido Rio Teresópolis. A idéia inicial para a construção dos 3 primeiros trechos experimentais era fresar 5cm e refazer 5cm com o objetivo de comparação entre as soluções diferentes determinadas pela equipe de pesquisadores. Porém no momento da fresagem da camada de revestimento observou-se que em algumas partes do revestimento fresado havia pontos com geotêxtil, conforme mostra a Figura Desta forma, foi necessário fresar mais 1cm do revestimento para a completa remoção do geotêxtil tipo Bidim, totalizando 6cm de espessura para todos os segmentos, exceto o quarto trecho onde a solução adotada difere das demais. No trecho 4 foi removida toda a camada de revestimento e mais 12cm de macadame betuminoso para a construção de nova base de concreto compactado a rolo e novo revestimento. Também foi possível realizar nesta etapa ensaios deflectométricos sobre o pavimento fresado, a fim de comparar as deflexões da camada de revestimento antigo com as deflexões do pavimento fresado. Nessas deflexões observam-se o aumento das deflexões máximas medidas no pavimento fresado comparadas com as deflexões medidas no revestimento antigo nos mesmos pontos, conforme a Figura Nas estacas 1658 e 1659 as deflexões máximas medidas no revestimento fresado apresentam valores maiores se comparadas com as demais. Isso porque foi realizada na camada do macadame betuminoso diferente das demais que foram medidas sobre 4cm de revestimento antigo. Os levantamentos deflectométricos foram realizados pela parte da manhã tanto no revestimento antigo quanto no revestimento fresado. O aumento das deflexões medidas sobre o revestimento fresado é devido ao elevado grau de trincamento existente na camada remanescente de revestimento fresado. Tais seções experimentais foram instrumentadas e tiveram seu desempenho monitorado durante a realização dos ensaios acelerados in situ com o simulador de tráfego móvel - Simular (HVS). As seções foram instrumentadas com células de pressão total fabricadas na COPPE. Essas células foram construídas com dimensões de 40 x 40 cm. Esse tipo de célula foi instalado no primeiro e segundo trecho experimental conforme mostrado na Figura 4.13, porém não obtiveram desempenho satisfatório verificando-se na prática que as células tipo pastel não foram apropriadas para cargas dinâmicas repetidas. Foi a seguir construído outro tipo de célula de pressão total, desta vez com dimensões de 15cm de diâmetro, que apresentou resultados coerentes porém somente foram 106

131 instaladas no quarto trecho experimental, posicionadas abaixo da camada do CCR e entre o CCR e o CBUQ, conforme mostrado na Figura Figura Camada de Bidim no revestimento fresado a 5cm de espessura Deflexões máximas (0,01 mm) Estacas Revestimento Antigo Revestimento Fresado Figura Comparação das deflexões máximas medidas com a viga Benkelman sobre o revestimento antigo e sobre o fresado 107

132 Figura Célula de Pressão Total (Tipo Pastel) 40 x 40cm Figura Célula de Pressão Total de 15cm diâmetro no quarto trecho PRIMEIRO TRECHO EXPERIMENTAL Conforme o PER (Plano de Exploração da Rodovia Rio Teresópolis Além Paraíba), a solução proposta para este segmento seria fresar 5cm e refazer 5cm em 108

133 CBUQ. Portanto para o primeiro trecho experimental localizado entre as estacas 1649 e a estaca metros, na BR-116/RJ, sentido Rio Teresópolis foi esta a solução escolhida para o estudo com a utilização do simulador de tráfego móvel. O trecho foi construído com 6cm de espessura de CBUQ novo faixa B do DNER e possui 50 metros de comprimento por 3,6 metros de largura. As etapas para a construção do trecho experimental estão mostradas na Figura 4.15 (A até J). A legenda de cada etapa mostrada na Figura 4.15 é a listada a seguir: A. Revestimento antigo; B. Fresagem dos trechos experimentais; C. Equipamento de limpeza da pista após a fresagem; D. Pintura de ligação; E. Usina da CRT; F. Secador da usina da CRT; G. Caminhão transportando a mistura asfáltica; H. Detalhe da vibroacabadora e o acabamento manual da mistura asfáltica; I. Compactador de chapa liso; J. Compactador pneumático. Neste primeiro trecho experimental foram instaladas duas células de pressão total que cujo desempenho será comentado no próximo capítulo. (a) (b) (c) (d) 109

134 (e) (f) (g) (h) (i) (j) Figura Etapas de construção do primeiro trecho experimental (a), (b), (c), (d), (e), (f), (g), (h), (i) e (j) SEGUNDO TRECHO EXPERIMENTAL A reflexão de trincas é considerada um dos maiores problemas a serem resolvidos na restauração das rodovias. Entre as alternativas para evitar este problema uma seria a fresagem da camada de revestimento trincada e a colocação de uma nova camada de revestimento, ou ainda a utilização de um sistema de reforço como uma camada de geogrelha entre a camada antiga e a camada nova. 110

135 Neste sentido, buscou-se uma parceria com a Huesker com a finalidade de realizar um sistema de reforço uma geogrelha modelo Hatelit C 40/17, na restauração do Subtrecho experimental 2 para testar esta solução anti reflexão de trincas. A Figura 4.16 apresenta uma amostra do Hatelit C 40/17 do tipo usado no experimento. O segundo trecho experimental localizado entre as estacas metros e a estaca 1654, foi construído com a aplicação de uma geogrelha (Hatelit C 40/17), tendo sido fresados 7cm do revestimento antigo para acomodar uma camada de reperfilagem de 1cm de espessura ao longo do trecho a fim de regularizar a camada fresada, para melhor trabalhabilidade do Hatelit C. A Tabela 4.10 e 4.11 apresenta as características do agregado e as características da mistura de reperfilagem utilizada no 2º trecho experimental. Figura Amostra de Hatelit C 40/17 A aplicação do Hatelit C 40/17 segue basicamente os procedimentos normais de uma restauração convencional. A única atividade adicional com relação à restauração convencional é a necessidade de desenrolar o Hatelit C, já que este vem em bobinas. 111

136 Porém é fácil a instalação do Hatelit C como pode ser visto nas fotos mostradas na Figura Os passos para construção do segundo trecho experimental, correspondentes a Figura 4.17são os listados a seguir: A. Mapeamento das trincas do segundo trecho no local dos ensaios acelerados sobre o revestimento fresado; B. Revestimento fresado; C. Pintura de ligação; D. Aplicação da camada de reperfilagem; E. Detalhe da reperfilagem no trecho experimental; F. Abertura da embalagem do Hatelit C 40/17; G. Instalação do Hatelit C 40/17; H. Detalhe do Hatelit aplicado sobre o pavimento; I. Detalhe do Hatelit C 40/17; J. Aplicação da camada do CBUQ sobre o Hatelit C 40/17; K. Detalhe da fácil trabalhabilidade dos equipamentos sobre o Hatelit C; L. Compactador de chapa liso; M. Compactador pneumático. MONTESTRUQUE (2002) lista alguns cuidados na preparação da superfície: O Hatelit C 40/17, deve ser instalado entre duas camadas betuminosas (Revestimento antigo Camada de reforço); A superfície deve garantir boa adesão entre as camadas subseqüentes de mistura asfáltica; A camada que vai receber o Hatelit deve estar seca e limpa; Trincas maiores de 3mm devem ser seladas com material betuminoso após a limpeza; No caso de se ter superfície não betuminosa esta deve ser coberta por uma camada betuminosa de regularização. É necessária apenas uma camada de imprimação, que segundo MONTESTRUQUE (2002) na superfície preparada para receber o Hatelit C deve ser feita com emulsão asfáltica com 70% de asfalto residual a uma taxa mínima de 0,5l/m². Para uma emulsão com 60% de asfalto residual a taxa sobe para 1l/m², mas em casos com superfícies rugosas ou muito danificadas, estes valores devem ser aumentados. No 2º trecho deste experimento foi utilizada uma emulsão do tipo RR 1C e a taxa aplicada foi em torno de 1l/m². Outro cuidado é a necessidade de esperar a ruptura da 112

137 emulsão aplicada para a colocação do Hatelit. Esta ruptura é determinada pela mudança de cor de marrom para preto. A instalação do Hatelit C se deu no local com a ajuda de funcionários da CRT, sendo desenrolado diretamente no local. O Hatelit aplicado no trecho experimental foi cortado na largura de 3,6m e o comprimento foi cortado no local após a conclusão do trecho. O Hatelit é prático de aplicar e alguns cuidados no momento de sua instalação são: Deve ser desenrolado diretamente no local de instalação; Não deve ficar exposto ao tráfego até ser recoberto pela nova camada; As emendas se necessário devem apresentar uma sobreposição de 25cm na direção longitudinal, levando-se em consideração a direção de aplicação da mistura, evitando o levantamento dos agregados neste ponto. Nas emendas transversais a necessidade da sobreposição é de 15cm. Na seqüência da instalação foi necessário o espalhamento manual de uma pequena quantidade de massa asfáltica antes da entrada da vibroacabadora e dos caminhões. A camada de CBUQ da restauração ficou com aproximadamente 6cm de espessura. A mistura asfáltica utilizada para este trecho é igual à do primeiro trecho (Tabela 4.6). Após a construção do trecho, foram abertas três janelas para a colocação da instrumentação. Neste trecho experimental foram instaladas duas células de pressão total, dois Strain Gages (um vertical outro horizontal), ambos abaixo da camada do Hatelit, e quatro termopares em diferentes espessuras. Após a instalação dos instrumentos, foi feita aplicação de massa asfáltica de mesma característica da existente na seção e realizou-se a compactação com rolo de chapa e pneumático. Tabela Características do Pó de Pedra da Pedreira Holcim utilizados para camada de reperfilagem para aplicação do Hatelit C 40/

138 Tabela Características da mistura para a reperfilagem do trecho experimental (a) (b) (c) (d) (e) (f) 114

139 (g) (h) (i) (j) (k) (l) (m) (n) Figura Execução do segundo trecho experimental (a), (b), (c), (d), (e), (f), (g), (h), (i), (f),(g), (h), (i), (j), (k), (l), (m) e (n) 115

140 4.3.3 TERCEIRO TRECHO EXPERIMENTAL O terceiro trecho experimental contou com a participação da BR Distribuidora S.A. como fornecedora da mistura asfáltica com borracha. Neste trecho foi aplicada uma mistura com granulometria descontínua conhecida como GAP GRADED obedecendo a uma faixa do Departamento de Estradas da Califórnia EUA (CALTRANS) com asfalto borracha produzido pela própria BR, com 6cm de espessura de revestimento. O projeto da mistura GAP GRADED com asfalto borracha foi feito para uma outra obra próxima e foi fornecido pela BR Distribuidora. Apresenta uma granulometria mais aberta em relação à utilizada nos outros subtrechos experimentais. As Tabelas 4.12 e 4.13 apresenta a granulometria e as características dos agregados utilizados na mistura asfáltica usada neste estudo e tem os seguintes porcentuais para a composição de agregados (BR DISTRIBUIDORA S.A., 2004): SQ 3 Brita 1: 10% SQ 2 Brita Zero: 66% SQ 1 Pó de Pedra: 22% Filer Cal Hidratada: 2% A Figura 4.18 mostra a faixa adotada para a mistura asfáltica do tipo GAP GRADED com asfalto borracha. As Tabelas 4.14 e 4.15 apresentam as características do ligante e os resultados da caracterização da mistura asfáltica. Os agregados utilizados são oriundos da pedreira Sepetiba e os corpos-de-prova para determinação do teor de projeto foram moldados com energia de 75 golpes por face. O ligante utilizado na mistura asfáltica aplicada no terceiro trecho foi do tipo CAPFLEX B com 20% de borracha, e o teor foi de 6% de ligante (BR DISTRIBUIDORA S.A., 2004). Tabela Granulometria dos agregados utilizados no terceiro trecho experimental (BR DISTRIBUIDORA S.A., 2004). GRANULOMETRIA DA MISTURA PENEIRAS Mistura % Faixa CALTRANS Limite Faixa de Trabalho Limite # Abertura (mm) Passando Mínimo Máximo Mínimo Máximo 3/4" 19, /2" 12,7 92, /8" 9,5 87, , ,75 40, , ,4 20, , ,6 11, ,3 50 0,3 8, , ,15 6, , ,075 4, ,7 6,7 116

141 Tabela Características dos agregados utilizados no terceiro trecho experimental (BR DISTRIBUIDORA S.A., 2004). CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS Ensaios Resultados Unidade Especificação Método Equivalente de Areia 76 % min. 55% DNER-ME 054/94 Abrasão Los Angeles 47 % max. 40% DNER-ME 035/94 Densidade Real dos Grãos da Mistura 2,748 g/cm³ - DNER-ME 085/94 Densidade Aparente dos Grãos 2,702 g/cm³ - DNER-ME 195/97 Densidade Real 2,725 g/cm³ - DNER-ME 195/97 Adesividade Satisfatório 0,4% CAP DOPE - DNER-ME 078/94 Índice de Forma - Relação 1/3 < 3 NBR / Agregados (%) ,075 0,15 0,3 0,6 2,4 4,75 9,5 12,7 19,1 0 # das Peneiras (mm) Mistura % Passando Mínimo Máximo Figura Características da granulometria GAP GRADED usado no trecho 3. (BR-DISTRIBUIDORA S.A., 2004). Tabela Características do Ligante Asfáltico utilizado no terceiro trecho CARACTERIZAÇÃO CAPFLEX-B Ensaios Resultado Método Penetração (100g,25ºC, 5s) dmm 50 ASTM D-5 Ponto de amolecimento ºC 59 ASTM D-36 Viscosidade Brookfield, CP (6,0 rpm, spindle 31) ASTM D ºC > ºC > ºC 4000 Recuperação Elástica (25ºC) % Dutilômetro 62 DNER 382/99 Densidade 1,03 DNER-ME 193/96 117

142 Tabela Características da mistura asfáltica fornecida pela BR (BR DISTRIBUIDORA S.A., (2004). RESULTADOS DO ENSAIO MARSHALL "GAP GRADED FX. CALTRANS" Ensaios Resultados Unidade Especificação CAPFLEX-B 6 % - Densidade Teórica 2,482 g/cm³ - Vazios Totais 5,7 % 4 a 6 Vazios Cheios Betume 13,7 % - Vazios Agregados Mineral 19,4 % > 15 Relação Betume Vazios 70,6 % 62 a 78 Estabilidade 788 kgf > 600 Fluência 1/ Pol. 10 a 18 Densidade Aparente 2,34 g/cm³ - Temperatura do Ligante: 155ºC a 180ºC Temperatura de Compactação: 155ºC a 180ºC Temperatura de Compactação em Laboratório: 165ºC As Figuras 4.19 a 4.21 apresentam algumas etapas construtivas do terceiro trecho experimental. Neste trecho não estão mostradas as Figuras de fresagem, aplicação da mistura asfáltica e compactação desta por serem os mesmos procedimentos do concreto asfáltico convencional mostrados anteriormente. A Figura 4.20 mostra as aberturas no revestimento para instalação da instrumentação. Figura Mapeamento da superfície fresada do 3º trecho antes da colocação da nova capa com asfalto -borracha 118

143 Figura Instrumentação do trecho 3 Figura Identificação do trecho QUARTO TRECHO EXPERIMENTAL O quarto trecho experimental está localizado entre as estacas metros e a estaca É composto por uma camada de Concreto Compactado com Rolo (CCR) e mais uma camada de revestimento de CBUQ. O Concreto foi fornecido e dosado pela Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP), empresa participante dos estudos realizados na BR-116/RJ, e fabricado pela LAFARGE, usina de concreto. 119

144 São mostradas a seguir as diretrizes para dosagem e execução do pavimento semirígido, com base de concreto rolado e revestimento asfáltico, do quarto trecho experimental dimensionado pelo Engenheiro Marcos Dutra (projetista da ABCP de São Paulo) e a colaboração do Engenheiro Eduardo D avila da ABCP do Rio de Janeiro (ABCP, 2005): Revestimento de concreto betuminoso usinado a quente, com 5cm de espessura definido pelo responsáveis da pesquisa; Base de concreto rolado, com espessura igual a 25cm; O concreto rolado deverá ser dosado de modo a atender às seguintes características segundo o Engenheiro Marcos Dutra (Projetista da ABCP): Resistência característica à tração na flexão (f ctm,k) ), medida aos 28dias, igual a 1,5MPa. Resistência característica à compressão simples (f ck ), medida aos 7dias, igual a 5,0MPa; Módulo de elasticidade estático (E), igual a MPa; Consumo de cimento entre 90kg/m 3 (valor preferível) e 120kg/m 3, sendo este o valor máximo recomendado na dosagem; Agregado graúdo composto de brita 1 e brita 2; Dimensão máxima do agregado graúdo (D max ), igual a 32mm; Grau de compactação (GC) mínimo de 100%, considerando a energia normal de compactação. Diz ainda relatório da ABCP (2005): A execução do concreto rolado será em duas camadas simultaneamente, de modo a garantir a perfeita aderência entre elas, propiciando o comportamento monolítico das camadas. Para tanto, recomenda-se o ranhuramento superficial da primeira camada, com ferramentas manuais, do tipo ancinho, imediatamente antes do lançamento da segunda camada. Em hipótese nenhuma se deve deixar que a primeira camada seque antes do lançamento da segunda. A compactação será feita por meio de rolos lisos (vibratório e estático), sendo as duas primeiras sem vibração. As passadas seguintes serão feitas com vibração, num 120

145 número tal que garanta o grau de compactação especificado. O tempo decorrido entre a adição de água à mistura e o término da compactação no campo deverá ser de no máximo 2 horas. Cantos e bordas devem ser especialmente trabalhados por compactação manual, com placas vibratórias. O desvio máximo da umidade em relação à umidade ótima deverá ser de um ponto percentual e o grau de compactação ser maior ou igual a 100%, em relação à massa específica aparente seca obtida em laboratório. Imediatamente após o término da execução da camada final, esta deverá ser imprimada com pintura betuminosa, do tipo RR 2C (emulsão catiônica de ruptura rápida), com taxa mínima de aplicação igual a 1,2l/m 2, de modo a minimizar a retração volumétrica do concreto rolado. De posse do dimensionamento do concreto rolado fornecido pela ABCP de comum acordo com a CRT para manter o que havia proposto inicialmente à ANTT e para ficar uma estrutura mais próxima das outras soluções, devido ao pouco tempo disponível do simulador foram realizadas mudanças na espessura de CCR que passou a previsão de 15cm. Porém, no momento da execução, observou-se que a camada de macadame betuminoso existente no local após a fresagem apresentava agregados soltos, o que levou a retirada de mais 2 a 3cm pela necessidade de regularizar a camada de apoio ficando o CCR com 18,5cm espessura, comprovada pela extração de corpos-de-prova, dias após a conclusão da obra. A execução da camada do concreto rolado foi realizada em uma única camada e sua compactação foi com um rolo compactador de chapa liso (vibratório e estático), seguindo as recomendações do projetista. Também foram moldados corpos-de-prova de 15 x 30cm para determinar a resistência característica à compressão simples. A pintura de ligação foi aplicada pela equipe da CRT e a emulsão utilizada foi RR-1C espalhado com a caneta sem controle de taxa de ligante. A Tabela 4.16 apresenta os parâmetros utilizados para o traço do CCR. A empresa LAFARGE foi a responsável pelo CCR utilizado no trecho experimental. O CCR foi fabricado na cidade de Teresópolis e foi transportado por caminhões betoneiras. Esses caminhões transportavam o concreto com aproximadamente 50 litros/m³ de água na mistura, o restante era completado minutos antes da colocação do concreto na pista. Observou-se que nos primeiros caminhões o CCR apresentava 121

146 umidade ou acima da determinada pelo projetista inferior à umidade ótima. O concreto foi lançado na pista através de uma calha e espalhado com a utilização de enxadas. No trecho 4 foram instaladas duas células de pressão total uma delas abaixo da camada do CCR e a outra sobre o concreto no dia da aplicação da mistura asfáltica. A camada de revestimento betuminoso foi realizada após 7dias da execução do concreto rolado e possui 7cm de CBUQ faixa B do DNER conforme características dos trechos experimentais 1 e 2. A Figura 4.22 mostra o procedimento utilizado para construção do concreto rolado e do revestimento asfáltico, e os passos para construção do quarto trecho experimental estão mostradas conforme (Figura 4.22, A até N): A. Detalhe do compactador vibratório acomodando o material solto da camada de base do quarto trecho experimental; B. Outra imagem do compactador vibratório; C. Aplicação do CCR no trecho experimental; D. Detalhe da célula de pressão instalada abaixo do CCR; E. Aplicação do CCR sobre a célula de pressão; F. Compactação do CCR; G. Ensaio de densidade do CCR; H. Compactação dos corpos-de-prova moldados na pista; I. Detalhe do trecho experimental; J. Detalhe do CCR após imprimação; K. Instalação da célula de pressão e o strain gages sobre o CCR; L. Aplicação do CBUQ sobre o CCR; M. Compactação da mistura asfáltica com rolo liso; N. Compactação da mistura asfáltica com rolo pneumático. Tabela Parâmetros para dosagem do CCR utilizados no quarto trecho experimental 122

147 (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) 123

148 (i) (j) (k) (l) (m) Figura Etapas de construção do quarto trecho experimental (a), (b), (c), (d), (e), (f), (g), (h), (i), (j), (k), (l), (m) e (n). 124

149 5 CAPÍTULO RESULTADOS OBTIDOS ATRAVÉS DE ENSAIOS ACELERADOS DE CAMPO E DE CARGAS REPETIDAS EM LABORATÓRIO 5.1 INTRODUÇÃO Durante o período de realização dos ensaios acelerados com a utilização do simulador de tráfego móvel da empresa Simular foi possível monitorar a evolução da deterioração dos pavimentos nos trechos experimentais. Neste período foram registradas avaliações ao longo de cada trecho experimental, como: deflexões elásticas, trincamento do revestimento asfáltico, afundamentos de trilha de roda, verificação da temperatura em diferentes espessuras do revestimento asfáltico e o monitoramento do pavimento através dos instrumentos instalados no interior do revestimento asfáltico, apresentados neste capítulo. Também serão apresentados os resultados dos parâmetros mecânicos das misturas asfálticas obtidos em laboratório e dos corpos-de-prova extraídos do campo. A condição estrutural dos trechos experimentais foi monitorada através da realização de ensaios deflectométricos. Esses levantamentos deflectométricos foram efetuados ao longo do período de testes, através da utilização da viga Benkelman, viga Benkelman eletrônica e do FWD da Aeronáutica. A viga Benkelman eletrônica da COPPE foi construída com a participação dos Engenheiros Álvaro Dellê Vianna e Ricardo Gil Domingues, e apresenta as características da viga Benkelman convencional quanto ao tamanho e o formato, porém automatizada. A viga eletrônica possui um LVDT no lugar do extensômetro da viga convencional, possui um receptor e um transmissor via rádio. O hodômetro é uma roda calibrada fixada ao pára-choque do caminhão. A utilização da viga eletrônica da COPPE não foi utilizada na mesma proporção da viga Benkelman devido ao furto de equipamentos ocorrido na madrugada do dia 19 de janeiro de 2005, onde foram levados vários equipamentos pertencentes à COPPE 125

150 entre eles o computador utilizado para armazenar as informações e nele os dados das instrumentações e das deflexões iniciais do pavimento além de algumas peças fundamentais para o funcionamento da viga eletrônica. O FWD utilizado na pesquisa pertence a DIRENG Diretoria de Engenharia da Aeronáutica e com ele foram realizadas leituras em diferentes pontos do trecho experimental somente em uma oportunidade. A concessionária realizou um contrato de aluguel do simulador de tráfego por um período de três meses e a contratada se responsabilizava a atender 500 horas por mês de funcionamento. Esse tempo de contrato de aluguel foi baseado em perspectiva de ensaios acelerados que utilizasse a aplicação de cargas em sentido oposto, ou seja, o simulador aplicaria a carga nos dois sentidos, ida e volta, da roda de testes. O simulador de tráfego móvel HVS chegou ao local dos experimentos no dia 16 de novembro de 2004, no local apenas o primeiro trecho experimental estava pronto para o inicio dos trabalhos. Os ensaios acelerados com a utilização do simulador tiveram inicio no dia 19 de novembro de Nesta primeira etapa foram vários os defeitos mecânicos e eletrônicos que apresentou o simulador o que fez com que atrasasse em aproximadamente 30 dias os ensaios propriamente ditos. Neste período foi possível realizar alguns ajustes quanto às decisões antes tomadas pela equipe responsável pela pesquisa, entre elas a mudança do sentido oposto para o sentido único, porém adotado somente nos trechos seguintes. No primeiro trecho experimental por apresentar diversos problemas no simulador de tráfego realizaram-se os ensaios acelerados nos sentidos opostos. Esta era a idéia inicial proposta pela equipe de pesquisa. Porém em uma conversa com o professor Jorge Ceratti em dezembro de 2004, sobre os tipos de defeitos existentes na rodovia em estudo, este explicou que o sentido oposto é mais recomendado para o estudo de afundamento de trilha de roda e o sentido único para estudo de fadiga, que é o caso da rodovia em estudo, devido às tensões cisalhantes que se desenvolvem num sentido e depois no outro tendendo a fechar as trincas. Daí a opção pela mudança de planos passando a operar o simulador no sentido único. 126

151 Durante esses 30 dias não foram consideradas os ciclos aplicados no primeiro trecho experimental porque o trem-de-prova não estava aplicando carga sobre o pavimento, constatada após vários dias. Havia sido solicitada a balança móvel da CRT para realizar a aferição das cargas, o que ocorreu somente 30 dias após o inicio da operação do simulador. No momento da realização da aferição das cargas, conforme Figura 5.1, constatou-se que o trem-de-prova estava aplicando carga muito pequena sobre o pavimento devido ao curso do cilindro hidráulico estar no seu limite máximo. Este cilindro hidráulico é responsável por dar pressão ao suporte do trem de prova. Observou-se que toda a estrutura do simulador estava acima das medidas necessárias para o perfeito funcionamento do mesmo. Foi necessário abaixar toda a estrutura do simulador para 1,25m do pavimento na parte de baixo do chassi. Outra mudança foi a realização de um deslocamento transversal de 10cm, em substituição à idéia inicial de fazer os ensaios acelerados sem nenhum deslocamento transversal. Isto não foi possível devido a geração de sulcos na mistura asfáltica devido aos sulcos dos pneus, logo no inicio dos ensaios acelerados. Desta forma foi realizado um deslocamento de 5cm à esquerda e 5cm para a direita, contados do centro do simulador, totalizando 10cm de deslocamento transversal. Sabe-se que para determinação do Fator de Equivalência (FEC) a cobertura da trilha de roda é maior que a adotada para os ensaios acelerados realizados na CRT que foi muito concentrada propositalmente. O Fator de Equivalência de operações corresponde a uma faixa de cobertura do revestimento feita pelo tráfego normal onde as cargas não são tão canalizadas e portanto não são tão severas quanto o adotado para os ensaios acelerados nos trechos experimentais realizados na CRT. Portanto, isto configura um fato que provavelmente leva a um índice de correção dos resultados do simulador (fator simulador campo) em relação ao Número N de projeto normalmente calculado, quer seja com os FEC do Corpo de Engenheiros quer com os da AASHTO. Para obter esse provável fator de correção é necessário a realização de estudos adicionais utilizando o simulador de tráfego, não realizado neste experimento. Nesta pesquisa, por falta de elementos, não foi considerada nenhuma tentativa de corrigir esta concentração da aplicação das cargas nos experimentos, somente teve-se o cuidado de fazer o deslocamento lateral sempre igual nos quatro trechos. 127

152 Figura Balança Móvel da CRT realizando a aferição das cargas do simulador 5.2 PRIMEIRO TRECHO EXPERIMENTAL O primeiro trecho experimental construído na BR-116/RJ conforme mencionado no capitulo 4, foi uma solução adotada segundo previsto pelo PER (Plano de Exploração da Rodovia Rio Teresópolis Alem Paraíba), de acordo com NOBREGA (2004), em comunicação verbal. O trecho experimental foi construído com 6cm de espessura de CBUQ faixa B do DNER. Neste local foram instaladas duas células de pressão total abaixo da camada de revestimento. As células apresentavam dimensões de 40cm x 40cm e foram montadas com chapas de alumínio soldadas ligadas a um transdutor em uma das pontas para realização das leituras. As células fatigaram com as primeiras passadas do carro, invalidando a realização das leituras da carga abaixo do revestimento. Lamentavelmente ainda, neste trecho, as primeiras leituras foram perdidas com o roubo do computador. No primeiro trecho foi possível determinar a velocidade média de aplicação da carga durante um ciclo do simulador, nas condições do experimento. A velocidade determinada e aplicada também para todos os trechos experimentais, ficou em 7km/h. A velocidade foi determinada verificando o tempo necessário para realizar o percurso no sentido único, em relação à distância necessária para conclusão do trajeto do tremde-prova. 128

153 5.2.1 DENSIDADE APARENTE DA MISTURA ASFALTICA DE CORPOS-DE- PROVA MOLDADOS EM LABORATÓRIO E EXTRAÍDOS DA PISTA EXPERIMENTAL. Foram moldados corpos-de-prova com CBUQ retirado da Usina da CRT no momento da execução da mistura no dia 09/10/2004. Essa mistura foi aplicada no primeiro trecho experimental. Após 50 dias aproximadamente foram extraídos corpos-de-prova para comparação e investigação do comportamento mecânico da mistura asfáltica aplicada na pista com os corpos-de-prova moldados em laboratório. As Tabelas 5.1 e 5.2 mostram as densidades aparentes e efetivas dos corpos-deprova moldados em laboratório e extraídos da pista experimental, também o volume de vazios e o grau de compactação das misturas asfálticas utilizando a densidade aparente e a densidade efetiva. A densidade efetiva foi feita conforme norma da AASHTO (T 166) que determina que se faça a secagem superficial antes da pesagem dos corpos-de-prova, que ficam saturados com superfície seca. Esses valores são significativos quando a mistura apresenta volume de vazios elevados, no caso de misturas mais densas são semelhantes à densidade aparente. As densidades efetivas em todos os casos foram iguais ou menores que a densidade aparente. Desta forma, o volume de vazios e o grau de compactação, calculados com as duas densidades apresentam resultados diferentes mas próximos. Observa-se que o volume de vazios utilizando a densidade efetiva foi maior que os calculados com a densidade aparente, conforme mostrado nas Tabelas 5.1 e 5.2. O volume de vazios neste primeiro trecho foi abaixo do projetado em laboratório e abaixo do recomendado pela norma de misturas asfálticas para uma camada de rolamento, que é de 3 a 5% de vazios. O grau de compactação das misturas moldadas em laboratório e das extraídas in situ foi acima dos 100% na sua grande maioria, o que levou ao volume de vazios abaixo do esperado. 129

154 Tabela Características da mistura asfáltica aplicada no primeiro trecho experimental moldado na Usina da CRT Tabela Características da mistura asfáltica extraídas do primeiro trecho MÓDULO DE RESILIÊNCIA E RESISTÊNCIA À TRAÇÃO DAS MISTURAS ASFÁLTICAS MOLDADAS EM LABORATÓRIO E IN SITU. Foram moldados corpos-de-prova no laboratório da COPPE com mistura asfáltica coletada na Usina da CRT e extraídos corpos-de-prova após a construção do trecho experimental para realização dos ensaios mecânicos. Nos corpos-de-prova moldados no laboratório foram aplicados 75 golpes por face conforme a norma (DNER-ME 043/95). 130

155 Os Módulos de Resiliência (MR) e a Resistência à Tração (RT) das misturas asfálticas moldadas e extraídas do primeiro trecho experimental estão apresentados na Tabela 5.3 e 5.4. Os ensaios mecânicos dos corpos-de-prova moldados em laboratório e extraídos in situ foram realizados a uma temperatura de 25ºC. Na Tabela 5.3 estão apresentados também os resultados da Estabilidade Marshall (kgf). Verifica-se que as médias dos MR e RT das misturas asfálticas moldadas em laboratório e dos corpos-de-prova extraídos do trecho experimental apresentam resultados semelhantes (Tabelas 5.3 e 5.4). Tabela Resultados mecânicos dos corpos-de-prova moldados em laboratório com mistura asfáltica usinada na CRT. Resistência à Tração Estática, Módulo de Resiliência Projeto: CP Moldados em Laboratório Protocolo: RT,MR,EM Interessado: Marcos Antonio Data: nov/2004 Nº do corpo de prova h m d m RT MR Estabilidade Lab. % Ligante (cm) (cm) (MPa) (MPa) Marshall (kgf) ,36 10,17 1,88 * * ,27 10,20 * * 1922, ,26 10,15 1, * ,24 10,17 1,80 * * ,31 10,10 * * 2170, ,5 6,27 10,18 1, * ,37 10,19 1,60 * * ,30 10,10 * * 2002, ,33 10,16 1, * Média 6,30 10,16 1, ,7 Desvio Padrão 0,05 0,04 0, ,3 ( * ) ensaios não realizados Tabela Resultados mecânicos dos corpos-de-prova extraídos do primeiro trecho experimental Resistência à Tração Estática, Módulo de Resiliência Projeto: CP Extraídos Primeiro trecho Interessado: Marcos Antonio Protocolo: RT,MR,27-04 Data: nov/2004 Nº do corpo de prova h m d m RT MR Lab. % Ligante (cm) (cm) (MPa) (MPa) ,30 10,16 1,20 * ,31 10,14 1,3 * ,43 10,16 1,18 * ,38 10,14 2, ,21 10,17 1, ,5 6,32 10,17 1, ,30 10,18 1, ,30 10,16 1, ,40 10,14 1, ,21 10,17 * 8593 Média 6,32 10,16 1, Desvio Padrão 0,07 0,01 0, ( * ) ensaios não realizados 131

156 5.2.3 DEFLEXÕES MEDIDAS COM AS VIGAS BENKELMAN CONVENCIONAL E ELETRÔNICA DA COPPE E COM O FWD. Segundo PINTO e PREUSSLER (2002), a ação das cargas de tráfego sobre o pavimento flexível e semi-rígido provoca deformações dos tipos permanentes e recuperáveis. As deformações permanentes são aquelas que se mantêm mesmo após o efeito da atuação da carga e as deformações ou deflexões recuperáveis representam um indicativo do comportamento elástico da estrutura. As deflexões foram medidas em várias etapas do estudo, as Figura 5.2 e 5.3 apresentam as deflexões medidas no inicio dos ensaios acelerados e no final do experimento. Devido à facilidade de variar a carga aplicada sobre o pavimento através do trem de prova do simulador de tráfego foi possível realizar leituras deflectométricas com a viga Benkelman, variando a carga. Assim foi possível verificar o crescimento das deflexões máximas com o aumento da carga, conforme mostrado na Figura 5.4. Observou-se que o pé da viga Benkelman encontrava-se dentro das bacias e que foi necessário realizar a correção das bacias conforme mostra as Figuras 5.5 e 5.6. As deflexões iniciais máximas medidas com a viga Benkelman com carga de 6,6tf no semi - eixo apresentou deflexões na ordem de 62(0,01mm) e as deflexões finais máximas medidas com a mesma carga apresentou deflexões na ordem de 98(0,01mm), no primeiro trecho experimental antes da correção das deflexões, porém as deflexões iniciais e finais corrigidas ficaram na ordem de 66(0,01 mm) as iniciais e 106(0,01 mm) as finais. A correção foi feita conforme norma (DNER-ME 024/75) que é mais antiga do que a vigente de 1994 que não trata deste aspecto, comentada no capítulo 3. Foram realizadas medidas deflectométricas com a viga Benkelman Eletrônica da COPPE com a utilização de um caminhão com carga de 13,2tf no eixo que estão mostradas nas Figuras 5.7 e 5.8. A Figura 5.7 apresenta as deflexões do revestimento novo que corresponde ao revestimento que não teve interferência do tráfego representando as condições iniciais do trecho. A Figura 5.8 apresenta as deflexões do revestimento simulado que corresponde ao revestimento que sofreu a interferência do tráfego através de ensaios acelerados utilizando o simulador de tráfego móvel HVS. Aproximadamente quatro meses após o simulador HVS ter sido deslocado do trecho 1 a COPPE com recursos próprio conseguiu adquirir novos elementos e montar a viga 132

157 Benkelman Eletrônica, conforme Figura 5.9. Foram então realizados medidas de deflexão no segmento do pavimento que havia sofrido a passagem do trem-de-prova (chamado aqui de revestimento simulado) e fora do trecho simulado, como nenhuma carga havia passado foi considerado como revestimento novo e representativo da condição inicial do trecho. Um dos problemas observados nas deflexões medidas com a viga Benkelman eletrônica da COPPE foi um patamar encontrado no inicio das primeiras leituras conforme mostrado nas Figuras 5.7 e 5.8. Como a viga Eletrônica da COPPE (Figura 5.9) foi desenvolvida seguindo as mesmas características da viga Benkelman convencional, porém com leituras automatizadas e por se tratar dos primeiros testes realizados com a viga não houve um ajuste adequado à época, constatando-se somente a posteriori que o problema da existência desses patamares nas leituras realizadas com a viga eletrônica era mecânico, devido a um ajuste muito rigoroso do movimento do braço móvel. Apesar deste patamar, foi possível confirmar que as deflexões máximas com as duas vigas estão semelhantes e que as bacias continuam a ter a mesma extensão, pouco comum, de mais de 3m, já detectada nos levantamentos prévios comentados no capítulo 3. A retroanálise sugere que esta característica se deve à presença de uma camada pouco resistente a profundidade maiores do que as que foram amostradas nos poços de sondagem. As deflexões medidas com o FWD da Aeronáutica foram realizadas nos trechos experimentais em diferentes pontos no dia 04/04/2005. Essas medidas foram realizadas em pontos do trecho experimental de revestimento novo, ou seja, sem a interferência do tráfego e no local onde foram realizados os ensaios acelerados, revestimento simulado. As Figuras 5.10 e 5.11 apresentam as deflexões medidas com o FWD nos locais sem a interferência do tráfego e no local solicitado pelo HVS, respectivamente. 133

158 Distâncias (cm) Deflexões (0,01 mm) kgf 4600 kgf 5100 kgf 5600 kgf 6100 kgf 6600 kgf 27/01/05 Figura Deflexões medidas no inicio do trecho experimental com variação de carga do semi-eixo do HVS, viga Benkelman. Distância (cm) Deflexões (0,01 mm) kgf 4600 kgf 5100 kgf 5600 kgf 6100 kgf 6600 kgf Figura Deflexões medidas com a viga Benkelman variando a carga no semi - eixo no final dos estudos acelerados primeiro trecho experimental. 134

159 Variação da carga aplicada no semi -eixo (kgf) Deflexões máximas (0,01 mm) Deflexões máximas iniciais Deflexões máximas finais Linear (Deflexões máximas iniciais ) Linear (Deflexões máximas finais) Figura Deflexões máximas iniciais e finais do 1º trecho experimental com variação de cargas do semi eixo do simulador Distâncias (cm) Deflexões (0,01 mm) kgf 4600 kgf 5100 kgf 5600 kgf 6100 kgf 6600 kgf Figura Deflexões corrigidas do 1º trecho experimental etapa inicial do estudo com variação de cargas 135

160 Distâncias (cm) Deflexões (0,01 mm) kgf 4600 kgf 5100 kgf 5600 kgf 6100 kgf 6600 kgf Figura Deflexões corrigidas do 1º trecho experimental etapa final do estudo com variação de carga Distâncias (cm) Deflexões (0,01 mm) Leituras Viga Benkelman Eletrônica COPPE - 6,6 tf revestimento novo Figura Deflexões medidas com a viga Benkelman Eletrônica da COPPE com carga de 6,6tf semi - eixo no revestimento novo 136

161 Distâncias (cm) Deflexões (0,01 mm) Leituras Viga Benkelman Eletrônica COPPE - 6,6 tf revestimento simulado Figura Deflexões medidas com a viga Benkelman Eletrônica da COPPE com carga de 6,6tf semi - eixo no revestimento simulado Figura Viga Benkelman Eletrônica da COPPE 137

162 Distâncias (cm) Deflexões com variação de carga (0,01 mm) kgf 4304 kgf 6648 kgf Figura Deflexões medidas pelo FWD no trecho 1 revestimento novo com variação de carga. Distâncias (cm) Deflexões com variação de carga FWD (0,01 mm) kgf 4510 kgf 6979 kgf Figura Deflexões medidas pelo FWD no trecho 1 revestimento simulado com variação de carga. As deflexões realizadas com a utilização da viga Benkelman e viga Benkelman eletrônica da COPPE estão próximas entre si e com o FWD as deflexões máximas foram menores em todas as cargas antes e após a solicitação do HVS. Também pode-se observar nas deflexões iniciais medidas no primeiro trecho experimental que mesmo com uma camada de revestimento novo estas foram maiores que as deflexões 138

163 medidas na faixa da esquerda mostradas no capitulo 3, indicando que a parte do revestimento antigo trincado que permaneceu no pavimento está contribuindo para a deflexão total do pavimento. Observa-se também que as deflexões medidas ao longo dos ensaios acelerados apresentaram deflexões máximas bastante elevadas e bacias muito extensas o que pode indicar que há problema de subleito em profundidades maiores ENSAIO DE FADIGA POR COMPRESSÃO DIAMETRAL Segundo MEDINA, (1997) a repetição das cargas das rodas dos veículos solicita à flexão a camada de concreto asfáltico do revestimento betuminoso. Desta forma iniciam-se trincas geralmente na parte inferior do revestimento, que se propagam para cima até atingir a superfície. No caso de revestimentos muito espessos essas trincas podem iniciar-se de cima para baixo pela curvatura convexa próxima às rodas. Os ensaios para determinar a estimativa da vida de fadiga das misturas asfálticas feita em laboratório procuram simular as condições de solicitação de uma rodovia. Foram extraídos corpos-de-prova cilíndricos do trecho experimental após conclusão da camada do revestimento para realização dos ensaios mecânicos, esses corpos-deprova foram submetidos a níveis de tensões que simulam as condições de solicitações no campo. A Tabela 5.5 apresenta os resultados de fadiga por compressão diametral realizados no laboratório da COPPE. A seguir estão apresentados nas Figuras 5.12 e 5.13 os gráficos de vida de fadiga x diferença de tensões e vida de fadiga x deformação específica resiliente correspondente à Tabela 5.5. Esta mistura de campo mostra um expoente (n = -2,7887) relativamente baixo em relação às misturas típicas, conforme visto, por exemplo, no trabalho de PINTO (1991). Este valor indica sensibilidade baixa ao nível de tensão. Porém o coeficiente de correlação é baixo talvez por ter sido feita com poucos corpos-de-prova e extraídos da pista. 139

164 Tabela Resultados do ensaio de fadiga por compressão diametral extraídos do primeiro trecho experimental ENSAIO DE FADIGA POR COMPRESSÃO DIAMETRAL Amostra: Primeiro Trecho Experimental corpos-de-prova extraidos da pista Protocolo: Temperatura de ensaio: 25 o C Operador(es): Alvaro Dellê Módulo resiliente médio da amostra: Resistência máxima à tração estática, Tmax.: 6067 MPa Interessado: 1,23 MPa Data: Marcos dezembro de 2004 Número do corpo de prova Equação do cil. de carga ( 125mm ): Espessura (cm) Diâmetro (cm) Nível de tensão (%) Carga aplicada (kgf) Pm (0-10) = 0,0081 F + 0,0182 F (0-10) = 124,13 Pm + -2,1716 Pressão manométrica (kgf/cm 2 ) Deformação específica resiliente Diferença de tensões (MPa) Número de aplicações ,24 10, ,7 1,03 0, ,49 * ,32 10, ,5 1,04 0, ,49 * ,31 10, ,2 2,07 0, , ,29 10, ,6 2,06 0, , ,26 10, ,0 3,06 0, , ,23 10, ,0 3,06 0, , ,40 10, ,1 4,17 0, , ,23 10, ,0 4,06 0, , ,21 10, ,7 5,05 0, , ,23 10, ,5 5,06 0, ,46 * ,45 10, ,0 5,26 0, ,46 * ,24 10, ,6 1,54 0, , Obs: ( * ) corpos-de-prova não ensaiados Número de aplicações, N VIDA DE FADIGA x DIFERENÇA DE TENSÕES y = 9319,5x -2,7887 R 2 = 0, , Diferença de tensões, σ (MPa) Figura Número de aplicações, N x Diferença de tensões, σ (MPa)- Trecho 1 140

165 VIDA DE FADIGA x DEFORMAÇÃO ESPECÍFICA RESILIENTE Número de aplicações, N y = 6E-09x -2,7887 R 2 = 0, , ,0001 0,001 Deformação específica resiliente, ε r Figura Número de aplicações, N x Deformação específica resiliente, ε r Trecho experimental FATORES DE EQUIVALÊNCIA DE CARGA Os pavimentos são dimensionados em função do tráfego esperado para o trecho representado pelo número (N) equivalente ao eixo padrão (8,2tf), durante um período de projeto escolhido. Existem dois fatores de equivalência bastante utilizados no país: o da AASHTO e do USACE (Corpo de Engenheiros do Exercito Norte - Americano) que permitem converter cargas variadas do tráfego em cargas equivalentes. O estudo dos fatores de equivalência de carga da pesquisa não tem o objetivo de fixar parâmetros universais e sim obter parâmetros representativos dos pavimentos em estudo. A Tabela 5.6 apresenta uma comparação entre os fatores de equivalência correspondente a carga adotada para os ensaios acelerados utilizando o simulador de tráfego móvel HVS. O critério de interrupção do experimento no trecho 1 foi de porcentagem de área trincada. Isso se prendeu ao pouco tempo disponível do HVS para solicitar os quatro trechos. O primeiro trecho experimental apresentou aproximadamente 40% de área trincada conforme norma DNIT PRO 007/2003, na conclusão dos ensaios acelerados com ciclos no sentido oposto com carga de 6,6tf no semi eixo sobre o pavimento, conforme ilustrado pela Figura Essa área trincada foi determinada através de um molde quadriculado de área de 1m 2 com seção de 10cm x 10cm, que 141

166 era colocada sobre a área simulada. Com isso foi possível verificar os tipos de trincas, a direção e a quantidade de trincas de cada quadrado. As trincas foram classificadas conforme a norma DNIT PRO 008/2003 como FC 1 na sua maioria e FC2 algumas. O padrão das trincas foi em forma de blocos com dimensões aproximadas de 12 a 15cm, conforme mostrado na Figura Porém não foi observado a (%) de área trincada das fissuras do tipo FC2, separadamente. A determinação do número (N) de ciclos correspondente ao eixo padrão (8,2tf) e é feita multiplicando o número de ciclos encontrado com o simulador de tráfego pelo fator de equivalência correspondente a carga utilizada. A Tabela 5.6 apresenta os vários fatores de equivalência multiplicados pelo número de ciclos. Outra maneira utilizada para determinar o fator de equivalência foi gerando os dados com o FEPAVE. O programa FEPAVE atualmente é processado com auxilio de uma planilha Excel. Os dados de entrada foram as espessuras das camadas do pavimento, escolha do tipo de comportamento do material das camadas, os Módulos de Resiliência de cada camada, a pressão de contato do pneu e o raio de contato do pneu e a construção da malha que pode ser automática ou personalizada. O FEPAVE gera um resumo de tensões e deformações atuantes no pavimento. Desta forma, foram calculadas as tensões e deformações deste trecho experimental (e dos outros com seus respectivos dados mostrados a seguir), obtendo as informações necessárias para a determinação do fator de equivalência de cada trecho experimental, comparando-se o N obtido na curva de fadiga com as diferenças de tensões calculadas com a carga de 8,2tf e 13,2tf no eixo (carga usada no simulador), conforme sugere MOTTA (1991). Foram calculadas as tensões e deformações com a mesma carga utilizada nos trechos experimentais (6,6tf no semi eixo). Com isso foi possível determinar o fator de equivalência de carga de 6,6tf no semi-eixo, deste trecho experimental. O fator de equivalência de cargas neste caso foi aproximadamente de 600, valor este, menor que o da USACE e AASHTO Com essas informações geradas pelo FEPAVE foram verificadas as diferenças de tensões no revestimento ( σ) e determinado no gráfico da Figura 5.10, o número de aplicações, N, com a carga padrão. O primeiro trecho experimental gerou diferenças de tensão no revestimento ( σ), de 1,169 (MPa) para 8,2tf e para 13,2tf as diferenças 142

167 de tensões foram de ( σ) 2,09(MPa). Para a carga de 8,2tf obteve-se um NL 6022 e para a carga de 13,2tf um NL de Com isso foi determinado um Fator de Equivalência de Laboratório igual a FEL= 5,42. Outro método adotado para determinar o Fator de Equivalência de Campo (FEC) foi realizando levantamentos deflectométricos com a variação de cargas no revestimento novo, ou seja, sem a interferência do tráfego e no revestimento simulado, este realizado após a conclusão dos ensaios acelerados, também por levantamentos deflectométricos com a variação de cargas aplicadas com o semi eixo. Esse FEC foi obtido fazendo uma regressão das deflexões máximas iniciais e finais com a variação das cargas. E a média entre as duas regressões gerou assim o FEC através das deflexões máximas, conforme apresentado na Tabela 5.6. É possível também determinar com este experimento um fator laboratório campo (FLC). Nos dimensionamentos mecanísticos empíricos feitos pelo método da COPPE, tem-se utilizado o FLC = 10 4 para as curvas de fadiga obtidas por compressão diametral a tensão controlada, comparada com N calculado com o FEC do USACE (MOTTA, 1991; PINTO, 1991). Dividindo-se o N-USACE (Tabela 5.6) pelo N σ de 8,2tf da curva de fadiga obtém-se FLC = 595 que é < que 10 4 e para carga de 13,2tf da curva de fadiga obteve FLC = 3226 também < que Porém, o próprio N do simulador deve ter um FSC (embora pequeno),pois a carga foi concentrada (com pouca variação lateral) e velocidade baixa. Tabela Comparação entre os fatores de equivalência de cargas do primeiro trecho experimental Nº CICLOS MONO - DIRECIONAL COM CARGA DE 6,6tf SEMI - EIXO 1º TRECHO Nº Ciclos Simulador Fator de Equivalência Conversão para 8,2tf Nº Ciclos USACE , ,6 x 10 6 AASHTO , ,5 x 10 6 FLC com 8,2tf 595 FLC com 13,2tf 3226 FEL , ,0 x 10 6 FEC - DEFLEXÕES , ,3 x 10 5 FLC = Fator Laboratório - Campo FEL = Fator Equivalência de Laboratório obtido pela curva de fadiga e o FEPAVE FEC = Fator Equivalência de Campo obtido através das deflexões máximas 143

168 Estão apresentados na Tabela 5.7 os ciclos realizados com o simulador de tráfego móvel com carga de 6,6tf no semi - eixo, sentido oposto e a evolução do afundamento de trilha de roda formado pelo semi - eixo do simulador ao longo do experimento. O afundamento foi medido com a treliça padrão da norma DNIT 006/2003. Percebe-se que o afundamento foi pequeno considerando o fato do tráfego ser canalizado e de carga elevada e também por ser no verão quando a temperatura do revestimento fica bastante elevada e a mistura asfáltica fica mais propícia ao afundamento (embora o simulador faça sombra). As medidas para determinar o afundamento de trilha de roda foram realizadas neste primeiro trecho experimental no sentido oposto. Essas leituras foram realizadas em pontos fixos determinados no inicio dos estudos até a sua conclusão. Possivelmente este resultado pode ser associado ao uso do CAP 40 na mistura asfáltica. Um dos problemas observados no primeiro trecho experimental além da temperatura gerada pelo intenso verão foi também o excesso de chuva normalmente gerada na época. Como o objetivo é de comparação entre todos os trechos experimentais e por não ter condições de fazer um estudo mais controlado devido ao tempo de locação do simulador foi utilizado nos outros trechos a aplicação de chuva artificial através do spray gerado pelo simulador para proporcionar condições mais próximas das observadas no primeiro trecho. Os termopares foram instalados em diferentes camadas do revestimento com o objetivo de determinar a temperatura em diferentes espessuras do pavimento, porém por uma falha nos procedimentos para sua instalação não houve sucesso na verificação das temperaturas neste trecho. Tabela Evolução do afundamento da mistura asfáltica com o número de ciclos do simulador de tráfego móvel, no trecho 1. Evolução do Afundamento da Trilha de Roda Primeiro Trecho Nº de Ciclos (Sentido Oposto) Afundamento (mm)

169 Figura Trincas do primeiro trecho experimental após os ciclos com carga de 6,6tf no semi eixo ENSAIOS DE PERMEABILIDADE, MANCHA DE AREIA E ADERÊNCIA NO PRIMEIRO TRECHO EXPERIMENTAL. ENSAIOS DE PERMEABILIDADE A permeabilidade ou drenabilidade de pavimentos é descrita como a capacidade de um meio poroso permitir a passagem de um líquido qualquer (água, óleo, etc). Nos pavimentos o meio poroso a ser considerado pode ser a camada de revestimento ou uma das camadas constituintes do pavimento. Darcy em 1850 estabeleceu a teoria da permeabilidade para os solos, mostrada em PINTO (2002), onde o fluxo de água é proporcional ao gradiente hidráulico e à área de uma determinada amostra, conforme equação a seguir: Q = K * i * A onde: Q = vazão; A = área do permeâmetro; 145

170 i = gradiente hidráulico que é a relação entre a carga que se dissipa na percolação (h) e a distância ao longo da qual a água se dissipa (L). Para a avaliação da permeabilidade através de ensaio, a lei de Darcy pode ser escrita da seguinte forma: Q = K * A* h / L onde: Q = vazão; A = área do permeâmetro; h = altura de percolação da água; L = distância da água dissipada. Dois ensaios podem ser usados para medir a permeabilidade da Lei de Darcy, o de permeâmetro de carga constante que é aplicável em materiais com coeficiente de permeabilidade ou drenabilidade relativamente baixos, como as argilas e o ensaio de carga variável que é recomendado para materiais com coeficiente de permeabilidade ou drenabilidade mais elevado. A Tabela 5.8 apresenta valores típicos de coeficientes de permeabilidade ou drenabilidade de alguns tipos de solos, segundo PINTO, (2002). Tabela Coeficientes de permeabilidade comparados com os tipos de solos (PINTO, 2002) TIPOS DE SOLOS COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE (cm/s) Argilas < 10 9 Siltes 10 6 a 10-9 Areia Argilosa 10 7 Areias Finas 10 5 Areias Médias 10 4 Os ensaios de permeabilidade ou drenabilidade foram realizados sobre as camadas de revestimento de todos os trechos experimentais em duas etapas no revestimento novo e no revestimento simulado, conforme mostrado na Figura Neste ensaio foi utilizada uma proveta com capacidade de 1000ml de armazenamento de água e uma área de contato entre a base da proveta e o pavimento de 31,17cm 2. Foi utilizada uma graxa de uso automotivo para selar o pé da proveta em contato com o pavimento, adotando assim os seguintes procedimentos para a realização do ensaio: 146

171 Limpeza do local a ser realizado o ensaio; Colocação da graxa na base da proveta com uma espessura de aproximadamente 0,5cm; Fixação da base da proveta sobre o pavimento; Colocação de um peso sobre a parte superior da proveta ou sobre as laterais da base para dar sustentação a proveta; Enchimento da proveta a uma altura determinada de aproximadamente 500ml e manutenção desta altura durante um minuto; Completar a proveta com água pouco acima dos 1000ml; Marcar o tempo inicial quando a proveta indicar 1000ml; Marcar o tempo final para a coluna d água atingir um ponto determinado, neste ensaio foi de 900ml; Medir as alturas iniciais e finais até a superfície do pavimento; Repetir três vezes o ensaio; Retirar a proveta evitando o espalhamento da graxa sobre o pavimento; Realizar quatro medidas da área útil do pavimento molhada sob a proveta. Figura Ensaio de Permeabilidade ou drenabilidade realizado nos trechos experimentais desta pesquisa. 147

172 Foram realizadas duas etapas de ensaios de permeabilidade em cada trecho experimental, o primeiro realizado no revestimento novo que corresponde ao revestimento sem a interferência do tráfego do HVS e o segundo realizado sempre após a finalização dos ensaios acelerados com a interferência do tráfego. O primeiro trecho apresentou características impermeáveis no revestimento asfáltico novo, já no revestimento simulado coeficiente de permeabilidade foi de 1,71 x 10 2 (cm/s), sobre a parte trincada. Isto mostra que as trincas atingiram a espessura total da camada, e, embora o grau de severidade ainda baixo, já são capazes de deixar a água penetrar no pavimento. ENSAIO DE MANCHA DE AREIA Os ensaios de mancha de areia foram realizados nos trechos experimentais em dois locais: um sobre o pavimento novo onde não houve tráfego e o outro sobre o pavimento após a interferência do tráfego através dos ensaios acelerados utilizando o simulador de tráfego móvel, ambos no mesmo dia. Um esquema do ensaio está mostrado na Figura A equação para determinar a mancha de areia é: 2 HS m = 4 V / π D m onde: HS m = Altura média da mancha de areia, cm; V = Volume padrão de areia = 25 cm³; D m = Diâmetro médio da mancha obtida do espalhamento da areia. Na seqüência estão apresentados os resultados da mancha de areia obtidos através dos ensaios realizados no primeiro trecho experimental no revestimento novo e no revestimento simulado: Revestimento novo sem a interferência do tráfego: HS m = 0,035 cm Revestimento simulado com a interferência do tráfego: HS m = 0,029 cm A classificação da macro - textura do revestimento do pavimento em função da resistência à derrapagem, segundo o Manual de Reabilitação de Pavimentos Asfálticos (DNER, 1998), mostrado na Tabela

173 De acordo com esta tabela o trecho, tem textura fechada, no revestimento novo e também após a passagem do tráfego. Conclui-se que não houve mudança significativa por comparação na macro textura da superfície do revestimento novo com o tráfego de aplicações de carga de 6,6tf no semi-eixo (ou N = 3,6 x 10 6 ), eixo padrão. Tabela Classificação da macro textura superficial do revestimento em função da resistência a derrapagem (DNER, 1998) Profundidade Média Textura Superficial HS < 0,020 cm Muito fina ou muito fechada 0,02 cm < HS < 0,04 cm Fina ou fechada 0,04 cm < HS < 0,08 cm Média 0,08 cm < HS < 0,12 cm Grosseira ou aberta HS > 0,12 cm Muito grosseira ou muito aberta Figura 5.16 Ensaio de mancha de areia, antes do experimento e após a passagem do simulador. 149

174 AVALIAÇÃO DA RESISTÊNCIA À DERRAPAGEM A avaliação da resistência à derrapagem entre a superfície de um pneu e o revestimento de um pavimento é uma grandeza que afeta diretamente a segurança do usuário, sabendo que este é o principal fator para a parada do veiculo durante a frenagem, ou sua permanência na trajetória em curvas horizontais. Outro fator importante é a interação do pneu - pavimento com a presença de água. Para que se tenha uma superfície com resistência à derrapagem deve-se ter uma macro - textura superficialmente rugosa e uma micro - textura áspera com bordas pontiagudas para serem polidas pelos pneus. Segundo PEREIRA, (1998) muitas variáveis podem contribuir para a resistência à derrapagem, entre elas o coeficiente de atrito, microtextura e macrotextura do revestimento, drenagem da superfície, volume de tráfego, carga e velocidade do veiculo, características dos pneus e pressão de inflação, etc. Hoje em dia no Brasil a avaliação de atrito é mais usual em pistas de aeroportos, em pistas rodoviárias esse levantamentos são mais escassos. O equipamento utilizado para determinar a resistência à derrapagem é conhecido como Pêndulo Britânico, conforme mostrado na Figura o Pêndulo Britânico é um equipamento de fácil trabalhabilidade, que mede a resistência ao atrito entre a tira de borracha localizada no final do braço do pendulo e a superfície da via simulando um veiculo a 50km/h. PEREIRA, (1998) apresenta valores mínimos sugeridos da resistência à derrapagem medida com o Pêndulo Britânico, conforme Tabela E a rodovia em estudo é classificada por esta Tabela como categoria B. Foi realizado no trecho experimental 1 o acompanhamento da resistência à derrapagem via úmida com a utilização do Pêndulo Britânico (S.T.R) obtendo os valores apresentado a seguir: Revestimento novo sem a interferência do tráfego: Coeficiente de atrito medido pelo S.T.R = 0,73 Revestimento simulado após ciclos: Coeficiente de atrito medido pelo S.T.R = 0,69 Portanto, o concreto asfáltico apresenta boas condições de atrito mesmo depois de simulado. Esta característica é mais associado ao agregado utilizado. 150

175 Figura Pêndulo Britânico Tabela Valores mínimos sugeridos para a resistência à derrapagem medida com o Pêndulo Britânico (PEREIRA, 1998) Categoria Tipo de Local Valor Mínimo (superfície molhada) A Pistas Circulares Curvas c/ raio maior que 1,5m em qualquer via Rampas com 1:20 ou inclinações > 100m de comprimento Acesso para tráfego leve qualquer rodovia 0,65 Rodovias Nacionais, Classe 1, Vias Urbanas B de tráfego intenso > 2000 veículos/dia 0,55 C Todos os demais locais 0, SEGUNDO TRECHO EXPERIMENTAL O segundo trecho experimental foi construído entre as estacas metros e a estaca 1654 e é composto por uma camada de reperfilagem, camada de geotêxtil tipo Hatelit C, e uma camada de revestimento asfáltico tipo CBUQ Faixa B do DNER, 151

176 conforme apresentado no capitulo 4. Embora tenha sido chamado de trecho 2 pela posição relativa, foi o 3º trecho a ser solicitado pelo HVS. Foi construído no dia 25 de fevereiro de 2004 e começou a ser testado no dia 18 de março de O segundo trecho experimental apresentou duas semanas após a sua construção fissuras no revestimento asfáltico. Essas fissuras surgiram de cima para baixo com uma profundidade entre 2 a 3cm da superfície, sem nenhuma interferência do tráfego, conforme mostrado na Figura No inicio surgiram várias hipóteses entre elas o grau de compactação, problema de execução da mistura, problema do ligante, etc. Para tentar esclarecer o fenômeno foi realizada a extração dos corpos-de-prova para verificação do grau de compactação, volume de vazios e a determinação do MR, RT e ensaio de fadiga. Foram também extraídos blocos do revestimento para análises realizadas no CENPES, Prefeitura do Rio e no IPR. Estes ensaios sobre o ligante recuperado não detectaram nenhuma característica que reprovasse o ligante usinado. No segundo trecho experimental foram realizados os ensaios acelerados com a utilização do simulador de tráfego móvel no sentido único. Também foi possível ajustar o simulador de uma forma que fosse possível analisar um pequeno trecho no sentido oposto. Porém o foco principal das análises está no trecho com atuação em sentido único. Neste trecho experimental com a interferência do trem-de-prova em sentidos opostos pode-se observar a evolução do afundamento de trilha de roda comparada com o afundamento da trilha de roda no sentido único, conforme apresentado mais a frente. Isso se da pelo fato que o trecho analisado, em sentido oposto definido em um curto espaço e por serem muito concentradas as cargas solicitadas apresentou deformações mais elevadas principalmente no inicio das aplicações de carga DENSIDADE APARENTE E EFETIVA DOS CORPOS-DE-PROVA EXTRAÍDOS DO SEGUNDO TRECHO EXPERIMENTAL No segundo trecho estava previsto após a camada do Hatelit C 40/17 uma camada de revestimento com 6cm de espessura. A extração dos corpos-de-prova do trecho experimental para realização da investigação do comportamento mecânico da mistura asfáltica permitiu ver a espessura determinada para o trecho não se confirmou, apresentando valores ligeiramente menores. 152

177 A média da espessura dos corpos-de-prova extraídos aleatoriamente dentro do segundo trecho experimental foi de 5,6cm de CBUQ, espessura esta que pode ter sido motivada pela presença da camada de regularização, visto que o projeto previa com 6cm de espessura. A Tabela 5.11 apresenta as densidades dos corpos-de-prova, o volume de vazios e o grau de compactação da mistura asfáltica aplicada no trecho experimental 2. Foram extraídos corpos-de-prova das mistura asfáltica sem a presença de trincas e também extraídos corpos-de-prova com a superfície trincada para serem analisados através da tomografia computadorizada. Os corpos-de-prova extraídos do segundo trecho experimental que não apresentavam trincas foram encaminhados ao laboratório da COPPE para serem realizados os ensaios de densidade aparente, efetiva, MR, RT e ensaios de fadiga por compressão diametral. Dois corpos-de-prova que apresentavam trincas foram encaminhados ao Laboratório de Instrumentação Nuclear da COPPE para serem submetidos ao ensaio de tomografia computadorizada. Observa-se na Tabela 5.11 que a mistura asfáltica aplicada no segundo trecho experimental apresenta um grau de compactação acima dos 100%. Significa que a mistura aplicada na pista está mais compactada que o necessário, portanto o volume de vazios da mistura ficou em média menor que o determinado no laboratório. Segundo CARDOSO (2004), a tomografia computadorizada é o processo de obter uma imagem bidimensional ou tridimensional da seção transversal do corpo-de-prova, através da utilização da radiação, ou seja, o processo de reconstrução da imagem. Para isso cada corpo-de-prova foi submetido a tomografia em 5 alturas distintas, sendo que a altura a está a 0,6cm abaixo da superfície superior, a altura b a 1cm de a, e assim sucessivamente para as alturas c, d e e, conforme apresentado na Figura 5.19; o mesmo aconteceu no outro corpo-de-prova. É possível perceber que a trinca começou realmente de cima porque nas profundidades maiores ela não está presente. A tomografia também pode ajudar a mapear a distribuição de vazios ao longo da altura do corpo-de-prova através da escala à direita do coeficiente de atenuação. As cores associadas aos maiores coeficientes de atenuação correspondem aos pontos de maior densidade agregados e os menores coeficientes de atenuação são os pontos de 153

178 menores densidades e até vazios. Pode ser feito um histograma dos vazios ao longo das alturas do corpo-de-prova associado aos vazios, (CARDOSO et al, 2004) A Figura 5.18 apresenta as trincas que surgiram no revestimento asfáltico duas semanas após a construção do trecho experimental 2 sem a interferência de tráfego. Figura Trincas surgidas no revestimento asfáltico do trecho 2 154

179 De 0,6 a 1,5cm abaixo da superfície superior Coeficiente de Atenuação (µ) do material (Para a Energia γ de 662keV; Pico de Energia do Cs 137) Valores em 10-2 x cm -1 De 1,6 a 2,5cm abaixo da superfície trincada De 2,6 a 3,5cm abaixo da superfície trincada De 3,6 a 4,5cm abaixo da superfície trincada De 4,6 a 5,5cm abaixo da superfíe trincada Figura Imagens da tomografia computadorizada em um corpo-de-prova do trecho 2 sem tráfego 155

180 Tabela Características dos corpos-de-prova extraídos do segundo trecho experimental (Hatelit C 40/17) MÓDULO DE RESILIÊNCIA E RESISTÊNCIA À TRAÇÃO DOS CORPOS-DE- PROVA EXTRAÍDOS IN SITU O modulo de resiliência e a resistência à tração dos corpos-de-prova extraídos in situ estão apresentados na Tabela Nesta etapa não foi possível moldar corpos-deprova em laboratório com a mistura asfáltica realizada na Usina da CRT, devido a problemas de falta de moldes e pessoal na Usina. O Módulo de Resiliência (MR) médio encontrado no segundo trecho experimental foi menor que o módulo de resiliência médio do primeiro trecho experimental. Porém a ordem de grandeza do desvio padrão dos corpos-de-prova do segundo trecho experimental é menor que o desvio padrão dos corpos-de-prova do primeiro trecho experimental. A Resistência à Tração (TR) média dos corpos-de-prova extraídos do segundo trecho experimental em média apresentou resultado semelhante ao obtido para o Trecho 1 tanto de (RT quanto de desvio padrão). 156

181 Estes valores indicam que não houve problema na usinagem da massa asfáltica aparentemente, um excesso de temperatura poderia ter causado envelhecimento do ligante o que poderia ser uma explicação para as trincas iniciais de cima para baixo. Mas os valores de RT e MR próximos aos do trecho 1 descarta esta hipótese. Tabela Resultados dos MR e RT dos corpos-de-prova extraídos do 2º trecho experimental Resistência à Tração Estática, Módulo de Resiliência (25ºC) Projeto: CP Extraídos do Segundo Trecho Protocolo: RT,MR Interessado: Marcos Antonio Nº do corpo de prova h m d m RT MR Lab. % Ligante (cm) (cm) (MPa) (MPa) ,51 10,13 1, ,48 10,12 1, ,49 10,12 1, ,54 10,13 1, ,5 5,51 10,15 * * ,56 10,16 1, ,50 10,12 1, ,49 10,14 1, ,49 10,13 * * Média 5,51 10,13 1, Desvio Padrão 0,03 0,01 0, ( * ) ensaios não realizados DEFLEXÕES MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN, VIGA BENKELMAN ELETRÔNICA DA COPPE E O FWD. As deflexões foram realizadas da mesma maneira para todos os trechos experimentais. As Figuras 5.20 e 5.21 apresentam as deflexões realizadas com a viga Benkelman convencional com carga variável no inicio dos ensaios acelerados e ao final do estudo. As deflexões iniciais máximas com carga de 6,6tf medidas com a viga Benkelman foram de 46(0,01 mm) e a deflexão máxima final chegou a 92(0,01 mm). Também foi necessária a correção do pé da viga dentro da bacia conforme mostrado nas Figuras 5.22 e 5.23 e as deflexões corrigidas iniciais máximas foram da ordem de 57(0,01 mm) e no final do ensaio acelerado ficou da ordem de 106(0,01 mm), com a carga de 6,6tf no semi eixo. A Figura 5.24 apresenta as deflexões máximas corrigidas obtidas com a viga Benkelman através da variação de cargas aplicadas sobre o semi eixo na etapa inicial e final dos ensaios acelerados. 157

182 As Figuras 5.25 e 5.26 apresentam as deflexões medidas com a viga Benkelman eletrônica da COPPE no inicio e final dos ensaios acelerados. As deflexões foram realizadas com o apoio de um caminhão com uma carga aferida de 13,2tf e com uma pressão nos pneus de 90lb. As medidas foram realizadas sobre o revestimento novo sem solicitações e sobre o revestimento simulado com a interferência do tráfego através do HVS. Foram realizadas as medidas de deflexão com a utilização do FWD no segundo trecho, somente no local onde não houve interferência do tráfego, porque na data do ensaio o simulador estava atuando neste trecho. As deflexões foram realizadas somente em um único dia, por colaboração da DIRENG, e por isso não foi possível voltar para realização das leituras no revestimento simulado. É possível perceber que a presença da geogrelha modifica a bacia de deformação inicial que ficou menor e a deflexão máxima também diminuiu em referência ao trecho 1. Com a viga eletrônica também foi observado esta mesma modificação da bacia em relação ao trecho 1, embora as deflexões máximas tanto a inicial quanto a final, tenham sido maiores que as medidas com a viga Benkelman Tradicional. As deflexões com o FWD foram menores do que as medidas com a Viga Benkelman, assim como aconteceu no trecho 1 conforme mostra a Figura 5,26. Distância (cm) Deflexões (0,01 mm) kgf 4600 kgf 5100 kgf 5600 kgf 6100 kgf 6600 kgf Figura Deflexões medidas com a viga Benkelman na etapa inicial variando a carga no semi - eixo do simulador Trecho 2 158

183 Distância (cm) Deflexões (0,01 mm) kgf 4600 kgf 5100 kgf 5600 kgf 6100 kgf 6600 kgf Figura Deflexões medidas com a viga Benkelman na etapa final variando a carga no semi - eixo do simulador Trecho 2 g Distâncias (0,01 mm) Deflexões (0,01 mm) kgf 4600 kgf 5100 kgf 5600 kgf 6100 kgf 6600 kgf Figura Deflexões corrigidas medidas com a viga Benkelman variando a carga no semi eixo do simulador etapa inicial dos estudos acelerados Trecho 2 159

184 Distâncias (cm) Deflexões (0,01 mm) kgf 4600 kgf 5100 kgf 5600 kgf 6100 kgf 6600 kgf Figura Deflexões corrigidas medidas com a viga Benkelman variando a carga no semi eixo do HVS, etapa final dos estudos acelerados Trecho 2 Variação de carga aplicada no semi - eixo (kgf) Deflexões máximas (0,01 mm) Deflexões máximas iniciais Deflexões máximas finais Linear (Deflexões máximas iniciais ) Linear (Deflexões máximas finais) Figura Deflexões máximas medidas com a viga Benkelman nas etapas iniciais e finais dos ensaios acelerados com variação de carga Trecho 2 160

185 Distâncias (cm) Deflexões (0,01 mm) Leitura viga Benkelman Eletrônica da COPPE - 6,6 tf Figura Deflexões medidas com a viga Benkelman eletrônica etapa inicial do experimento com carga de 6,6tf no semi eixo Trecho 2 Distâncias (cm) Deflexões (0,01 mm) Leitura viga Benkelman Eletrônica da COPPE - 6,6 tf Figura Deflexões medidas com a viga Benkelman eletrônica etapa final do experimento com carga de 6,6tf no semi eixo Trecho 2 161

186 Distâncias (cm) Deflexões com variação de carga (0,01 mm) kgf 4467 kgf 6930 kgf Figura Deflexões medidas com o FWD no trecho2 revestimento novo -Trecho ENSAIO DE FADIGA POR COMPRESSÃO DIAMETRAL Os ensaios de fadiga em corpos-de-prova cilíndricos do segundo trecho experimental extraídos in situ e ensaiados no laboratório da COPPE estão apresentados na Tabela 5.13 e Figuras 5.28 e A Tabela 5.13 apresenta os resultados de fadiga por compressão diametral e as Figuras 5.28 e 5.29 apresentam o número de aplicações de carga para a ruptura versus diferença de tensões e a deformação especifica resiliente, respectivamente. Esta mistura de campo extraída do segundo trecho experimental mostra um expoente (n = -2,6382), pouco elevado em relação às misturas típicas, e menor que o do trecho 1. O R 2 encontrado apresenta um valor alto mostrando que a curva está bem ajustada mas o valor de K1 é menor que o K1 do primeiro trecho experimental. 162

187 Tabela Ensaio de fadiga por compressão diametral dos corpos-de-prova extraídos do segundo trecho experimental Amostra: Segundo Trecho Experimental corpos-de-prova extraídos da pista Protocolo: Temperatura de ensaio: 25 o C Operador(es): Alvaro Dellê Módulo resiliente médio da amostra: Resistência máxima à tração estática, Tmax.: 5301 MPa Interessado: 1,48 MPa Data: Marcos abril de 2005 Número do corpo de prova Equação do cil. de carga ( 125mm ): Espessura (cm) Diâmetro (cm) Nível de tensão (%) Carga aplicada (kgf) Pm (0-10) = 0,0081 F + 0,0182 F (0-10) = 124,13 Pm + -2,1716 Pressão manométrica (kgf/cm 2 ) Deformação específica resiliente Diferença de tensões (MPa) Número de aplicações ,53 10, ,7 1,09 0, , ,41 10, ,0 1,07 0, , ,48 10, ,3 2,15 0, , ,50 10, ,2 2,16 0, , ,50 10, ,6 3,22 0, , ,46 10, ,9 3,21 0, , ,56 10, ,3 4,35 0, , ,54 10, ,9 4,34 0, , ,53 10, ,8 5,40 0, , ,45 10, ,9 5,33 0, , Número de aplicações, N VIDA DE FADIGA x DIFERENÇA DE TENSÕES y = 6750,8x -2,6382 R 2 = 0, , Diferença de tensões, σ (MPa) Figura Número de aplicações, N x Diferença de tensões, σ (Mpa) Trecho2 163

188 VIDA DE FADIGA x DEFORMAÇÃO ESPECÍFICA RESILIENTE Número de aplicações, N y = 3E-08x -2,6382 R 2 = 0, , ,0001 0,001 Deformação específica resiliente, ε r Figura Número de aplicações, N x Deformação específica resiliente, E r Trecho FATORES DE EQUIVALÊNCIA DE CARGA O segundo trecho experimental apresentou 40% de área trincada com ciclos no sentido único com carga de 6,6tf no semi eixo sobre o pavimento, que corresponde a um eixo com 13,2tf. A Figura 5.30 apresenta um exemplo do padrão do trincamento, que foi diferente do observado no trecho 1. As trincas foram classificadas conforme a norma DNIT PRO (008/2003) como FC1 e FC2 ambas com a mesma proporção. O padrão das trincas no segundo trecho experimental foi de blocos aproximados de 15 a 20cm conforme mostrado na Figura Também foi realizado a extração de um bloco para verificação das reflexões das trincas. O bloco foi extraído após a finalização dos ensaios acelerados e verificou-se que as trincas existentes no trecho analisado não surgiram de baixo para cima conforme o primeiro e o terceiro trecho experimental e sim de cima para baixo. Observou-se também que essas trincas não chegaram até a camada do Hatelit C 40/17 que está aproximadamente a 5,6cm da superfície, conforme Figuras 5.31 e Isto indica que esta solução provavelmente suportaria um número adicional de ciclos para que as trincas atingissem toda a espessura da camada de reforço, o que infelizmente não foi possível comprovar pois o simulador teve que ser deslocado para outro trecho e não pode retornar a este. 164

189 Este experimento, de qualquer forma, ajuda a entender que é preciso avançar na forma de avaliação estrutural de um trecho de pavimentos pois a hipótese corrente de que as trincas começam no fundo da camada pode não ser verdadeira em algumas circunstâncias. É preciso ficar atento a outros trechos que tenham usado geogrelhas para ver se este fenômeno está associado a este uso e também continuar a acompanhar este trecho agora sob o tráfego real da via. Os parâmetros e procedimentos utilizados para determinar os fatores de equivalência de carga do segundo trecho experimental foram semelhantes aos descritos na análise do trecho 1. A Tabela 5.14 apresenta os fatores de equivalência multiplicados pelo número de ciclos para comparação entre o número N correspondente ao eixo padrão obtidos com as várias hipóteses. No segundo trecho experimental foi gerado pelo programa FEPAVE o valor da diferença de tensão no revestimento ( σ) que foi de 0,25 (MPa), este valor foi aplicado na curva de fadiga da mistura asfáltica para determinação do numero de aplicações, N do eixo padrão. O mesmo foi feito para a carga de 13,2tf. Foram calculadas as tensões e deformações com a mesma carga utilizada nos trechos experimentais (6,6tf no semi eixo), assim foi possível determinar o fator de equivalência de cargas neste caso seria de 170 < que o da USACE e AASHTO. No entanto, nem na simulação numérica nem na curva de fadiga a presença da geogrelha não foi considerada. Essas informações geradas pelo FEPAVE foram possíveis verificar as diferenças de tensões no revestimento ( σ) determinado no gráfico da Figura 5.14, o número de aplicações, NL, com a carga padrão. O segundo trecho experimental gerou diferenças de tensão no revestimento ( σ), de 0,62(MPa) para 8,2tf e para 13,2tf as diferenças de tensões foram de ( σ) 1,08(MPa). Para a carga de 8,2tf obteve-se um NL e para a carga de 13,2tf um NL de Com o N de laboratório encontrado que foi de números de aplicações correspondente a 8,2tf foi possível obter o FLC do segundo trecho experimental que foi igual à 170, e com carga de 13,2tf o FLC foi de 749. Com isso observa que o FLC é menor que 10 4 e menor que o FLC do primeiro trecho experimental se comparados com as devidas cargas. 165

190 Tabela Comparação entre os fatores de equivalência de cargas do segundo trecho experimental Nº CICLOS MONO - DIRECIONAL COM CARGA DE 6,6tf SEMI - EIXO 2º TRECHO Nº Ciclos Simulador Fator de Equivalência Conversão para 8,2tf Nº Ciclos USACE , ,1 x 10 6 AASHTO , ,7 x 10 6 FLC com 8,2tf 170 FLC com 13,2tf 749,18 FEL , ,7 x 10 5 FEC - DEFLEXÕES , ,3 x 10 5 FLC = Fator Campo Laboratório FEL = Fator Equivalência de Laboratório obtido pela curva de fadiga e o FEPAVE FEC = Fator Equivalência de Campo obtido através das deflexões máximas Figura Trincas do segundo trecho experimental após os ciclos com carga de 6,6tf no semi eixo. 166

191 Figura Tipo de trinca surgida no trecho experimental Figura Bloco extraído do segundo trecho experimental 167

192 Foi realizado o acompanhamento da evolução do afundamento da trilha de roda da mistura asfáltica ao longo dos ensaios acelerados. A Tabela 5.15 mostra a evolução do afundamento de trilha de roda da mistura asfáltica comparados com o número de ciclos encontrados com o simulador de tráfego móvel no segundo trecho experimental no sentido único. Observa-se que o afundamento da mistura asfáltica neste trecho experimental apresentou deformações permanentes mais elevadas que as comparadas com o primeiro e o quarto trecho experimental (visto mais a frente) que utilizaram (em tese) a mesma mistura asfáltica (mas usinadas em dias distintos). A hipótese da deformação permanente neste caso ter sido maior principalmente nos primeiros ciclos comparados com os demais trechos experimentais que utilizaram o CBUQ convencional com CAP40 poderia ser motivada pela utilização de uma reperfilagem de 1cm para a instalação do Hatelit C 40/17. Observe que grau de compactação e o volume de vazios em média são semelhantes ao primeiro e quarto trecho experimental. Mas a progressão não foi na mesma taxa com o acúmulo dos ciclos, houve uma diminuição da taxa de crescimento da camada de revestimento. Neste trecho foi possível acompanhar a evolução do afundamento do revestimento submetido ao trafego no sentido oposto, conforme apresentado na Tabela Neste caso é possível dizer que o uso do simulador no sentido único e no sentido oposto não teve influência nos resultados de deformações permanentes. Tabela Evolução do afundamento da trilha de roda da camada de revestimento do segundo trecho experimental Evolução do Afundamento da Trilha de Roda Segundo trecho Nº de Ciclos (Sentido Único) Afundamento (mm)

193 Tabela Evolução do afundamento da trilha de roda do segundo trecho experimental sentidos opostos Evolução do Afundamento da Trilha de Roda Segundo trecho Nº de Ciclos (Sentidos Opostos) Afundamento (mm) RESULTADOS DE PERMEABILIDADE, MANCHA DE AREIA E ADERÊNCIA DETERMINADOS NO SEGUNDO TRECHO EXPERIMENTAL. A seguir estão apresentados os resultados de permeabilidade, mancha de areia e o de aderência do pneu pavimento via úmida realizada ao longo dos ensaios acelerados, no segundo trecho experimental. ENSAIO DE PERMEABILIDADE NO SEGUNDO TRECHO EXPERIMENTAL Foi realizado neste segundo trecho experimental o ensaio a permeabilidade sobre o revestimento asfáltico novo sem a interferência do tráfego e sobre o revestimento simulado. O ensaio de permeabilidade realizado no revestimento novo apresentou características impermeáveis, ou seja, sem variação da coluna d água durante um período de 30 minutos. O ensaio de permeabilidade realizado sobre o revestimento simulado apresentou um coeficiente de permeabilidade na ordem de 2,27 x 10 2 (cm/s). Este coeficiente de permeabilidade do segundo trecho é menor que no trecho 1. Isto ajuda a confirmar que as trincas não estavam, pelo menos a maioria, em toda a espessura da camada. ENSAIO DE MANCHA DE AREIA NO SEGUNDO TRECHO EXPERIMENTAL Os ensaios de mancha de areia foram realizados sobre o revestimento novo e sobre o revestimento simulado. O procedimento para a realização dos ensaios de mancha de areia foi idêntico ao realizado no primeiro trecho experimental, e os resultados encontrados, das alturas médias da mancha de areia em cada revestimento estão apresentados a seguir: 169

194 Revestimento novo sem a interferência do tráfego: HS m = 0,035 cm Revestimento simulado com a interferência do tráfego: HS m = 0,036 cm A textura, de acordo com a tabela 5.9, mostra-se fechada. ADERÊNCIA DO TRECHO EXPERIMENTAL 2 Foi realizado no trecho experimental 2 o acompanhamento da resistência à derrapagem via úmida com a utilização do Pêndulo Britânico (S.T.R). Neste estudo foram realizados vários levantamentos de resistência a derrapagem ao longo da evolução dos ensaios acelerados. A seguir estão apresentados os levantamentos realizados no inicio dos ensaios e ao final dos ensaios acelerados com a utilização do simulador de tráfego móvel Simular: Revestimento novo sem a interferência do tráfego: Coeficiente de atrito medido pelo S.T.R = 0,74 Revestimento simulado após os ciclos Coeficiente de atrito medido pelo S.T.R = 0,57 A aderência, de acordo com a tabela 5.10 mostra-se adequada no inicio e já próximo do limite (0,55) para o trecho no final da vida útil. 5.4 TERCEIRO TRECHO EXPERIMENTAL O projeto do asfalto borracha fornecido pela BR Asfaltos segue o mesmo procedimento do CBUQ convencional, utilizando a densidade aparente como método de calculo da mistura. Esta dosagem conforme mostrado no capítulo 4 determinou um teor de vazios de 6%. Nos corpos-de-prova moldados na Usina da CRAFT pela BR Asfaltos e ensaiados no laboratório da COPPE, utilizando os parâmetros convencionais de densidade aparente, verificou-se que os volumes de vazios confirmaram os parâmetros de projeto da BR Asfaltos. Porém, utilizando a densidade efetiva para determinar o volume de vazios e o grau de compactação nos mesmos corpos-de-prova verificou-se que os valores são superiores ao determinado por projeto. O volume de vazios utilizando a densidade aparente 170

195 apresentou uma média de 5,8% de vazios e para esses mesmos corpos-de-prova utilizando a densidade efetiva a média foi de 8,2% de vazios. As Tabelas 5.17 e 5.18 apresentam as densidades aparente e efetiva dos corpos-de-prova moldados em laboratório e extraídos da pista. Foram extraídos corpos-de-prova para investigação do comportamento mecânico da mistura asfáltica aplicada no terceiro trecho experimental, desses corpos-de-prova dois deles foram encaminhados para fazer a tomografia computadorizada o que está mostrado na Figura Neste caso a intenção maior com as tomografias era tentar ver se estes vazios em maior quantidade eram interligados. É possível perceber em cada seção dos corpos-de-prova as cores que representam os vazios bem distribuídos e continuas. Apesar de ser o terceiro trecho pela posição, conforme Figura 4.1, foi o segundo a ser ensaiado. Isso porque o asfalto borracha fornecido pela BR Asfaltos e Usinado na CRAFT estava sendo fornecido para um outro local e com o final da obra a Usina ficaria aproximadamente 30 dias parada. Com isso foi realizado o terceiro trecho experimental antes do segundo. Neste período assim como no primeiro trecho experimental o verão foi muito chuvoso. O período chuvoso no local do experimento pelas normais climatológicas está concentrado entre os meses de outubro a fevereiro, casualmente a época dos ensaios acelerados do primeiro e do terceiro trecho experimental. As chuvas geralmente duravam em torno de 2 a 3 horas no final da tarde, algumas vezes o simulador era parado devido a chuva intensa ou a quantidade grande de raios. Porém na maioria das vezes que chovia moderadamente o ensaio era mantido. A concentração de cores de baixa atenuação são diferentes do corpo-de-prova do segundo trecho experimental (Figura 5.19) mostrando que os vazios são em maior número nestes de asfalto borracha. 171

196 de 0,4 a 1,4 cm da superfície de 0,4 a 1,4 cm da superfície Coeficiente de Atenuação (µ) do material. (Para a Energia γ de 662keV; Pico de Energia do Cs 137). Valores em 10-2 x cm -1 de 1,5 a 2,5 cm da superfície de 1,5 a 2,5 cm da superfície de 2,6 a 3,6 cm da superfície de 2,6 a 3,6 cm da superfície Figura Imagens da tomografia computadorizada em corpos-de-prova do trecho3 172

197 Tabela Características da mistura asfáltica tipo GAP GRADED aplicada no terceiro trecho experimental moldado em laboratório. Tabela Características da mistura asfáltica tipo GAP GRADED extraídas do terceiro trecho experimental 173

198 5.4.1 MÓDULO DE RESILIÊNCIA E RESISTÊNCIA À TRAÇÃO DA MISTURA ASFÁLTICA MOLDADA EM LABORATÓRIO E EXTRAÍDA IN SITU. Foram moldados corpos-de-prova na Usina da CRAFT e encaminhados ao laboratório da COPPE. Os corpos-de-prova moldados na Usina da CRAFT foram feitos conforme determina a norma (DNER-ME 043/64) com 75 golpes por face. Também foram extraídos corpos-de-prova in situ para investigação do comportamento mecânico da mistura asfáltica com asfalto borracha. Os valores dos MR e RT das misturas asfálticas moldadas em laboratório e extraídas in situ estão apresentados nas Tabelas 5.19 e Verifica-se que os corpos-deprova extraídos in situ apresentam resultados de MR e RT em média maiores que os moldados em laboratório. Tabela Resultados mecânicos dos corpos-de-prova moldados no laboratório da CRAFT e ensaiados na COPPE Projeto: Resistência à Tração Estática, Módulo de Resiliência (25ºC) CP Moldados na Usina CRAFT - BR Protocolo: RT, MR Interessado: Marcos Antonio Nº do corpo de prova h m d m RT MR Lab. % Ligante (cm) (cm) (MPa) (MPa) ,96 10,27 0,60 * ,51 10,18 0,63 * ,42 10,25 0,75 * ,60 10,26 0, ,87 10,19 0, ,88 10,20 0, ,71 10,31 0, ,62 10,28 0, ,0 6,66 10,30 0, ,42 10,30 0, ,67 10,29 0, ,76 10,21 0, ,81 10,29 0, ,87 10,26 0, ,74 10,23 0, ,22 10,19 0, ,77 10,27 0, Média 6,73 10,25 0, Desvio Padrão 0,20 0,04 0, ( * ) ensaios não realizados 174

199 Tabela Resultados mecânicos dos corpos-de-prova extraídos in situ Resistência à Tração Estática, Módulo de Resiliência (25ºC) Projeto: CP Extraídos do Terceiro trecho Protocolo: RT,MR Interessado: Marcos Antonio Nº do corpo de prova h m d m RT MR Lab. % Ligante (cm) (cm) (MPa) (MPa) ,40 10,15 0,84 * ,37 10,12 0,82 * ,50 10,16 0,85 * ,05 10,10 0, ,11 10,12 0, ,0 4,40 10,15 0, ,47 10,12 0, ,34 10,12 0, ,68 10,12 0, Média 4,48 10,13 0, Desvio Padrão 0,26 0,02 0, ( * ) ensaios não realizados DEFLEXÕES MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN CONVENCIONAL, VIGA BENKELMAN ELETRÔNICA DA COPPE E O FWD. O procedimento realizado para determinar as deflexões no terceiro trecho experimental foi o mesmo dos demais trechos. A seguir estão apresentadas as deflexões medidas com a viga Benkelman convencional, a viga eletrônica da COPPE e o FWD da Aeronáutica. As Figuras 5.32 e a 5.33 apresentam as deflexões medidas com a viga Benkelman convencional variando a carga em 0,5tf partindo de 4,1tf a 6,6tf no semi eixo, no inicio e no final dos ensaios acelerados. Também se observa na Figura 5.34 e 5.35 as deflexões medidas com a viga Benkelman convencional corrigidas conforme a antiga norma do DNER-ME 24/75. As deflexões máximas iniciais medidas com a viga Benkelman com carga de 6,6tf no semi - eixo ficou na ordem de 66(0,01mm) e as finais na ordem de 112(0,01mm), no terceiro trecho experimental antes da correção das deflexões, enquanto as deflexões iniciais e finais corrigidas ficaram na ordem de 70(0,01mm) e 118(0,01mm), respectivamente. Estes valores de deflexão inicial mais elevados neste trecho 3 do que no 1 e 2, possivelmente se deve a baixa rigidez da mistura com asfalto borracha. A Figura 5.36 apresenta uma comparação entre duas leituras realizadas com a viga Benkelman convencional com a carga de 6,6tf no semi - eixo do simulador, porém uma das leituras sendo realizada com o carro em movimento e a outra leitura com o carro parando em cada ponto determinado. Observa-se que as deflexões máximas e as 175

200 deflexões finais apresentam praticamente as mesmas deflexões, a variação maior está nos pontos intermediários. A Figura 5.37 apresenta as deflexões máximas corrigidas realizadas com a viga Benkelman sobre o revestimento novo e sobre o revestimento simulado após a conclusão dos ensaios acelerados. A viga Benkelman eletrônica da COPPE apresentou deflexões iniciais máximas na ordem de 69(0,01 mm) e a deflexão máxima no final do ensaio acelerado ficou na ordem de 103(0,01 mm), também com a carga de 6,6tf no semi eixo e estão apresentadas na Figura 5.38 e 5.39, valores sem correção do pé e bem próximas dos obtidos com a viga Benkelman tradicional As Figuras 5.40 e 5.41 apresentam as deflexões medidas com o FWD com três níveis de carga no revestimento novo e sobre o revestimento onde foram realizados os ensaios acelerados com o simulador de tráfego móvel. Neste trecho 3 as deflexões máximas do FWD se aproximaram mais do valor da viga Benkelman em relação ao trecho 2. Distâncias (cm) Deflexões (0,01 mm) kgf 4600 kgf 5100 kgf 5600 kgf 6100 kgf 6600 kgf 21/02/05 Figura Deflexões Medidas com a viga Benkelman no inicio dos ensaios acelerados com variação de carga Trecho

201 Distância (cm) Deflexões (0,01 mm) kgf 4600 kgf 5100 kgf 5600 kgf 6100 kgf 6600 kgf Figura Deflexões Medidas com a viga Benkelman etapa final dos ensaios acelerados com variação de carga no semi eixo Trecho 3. g Distâncias (cm) Deflexões (0,01 mm) kgf 4600 kgf 5100 kgf 5600 kgf 6100 kgf 6600 kgf Figura Deflexões corrigidas medidas com a viga Benkelman variando a carga no semi eixo do simulador, etapa final dos estudos acelerados do terceiro trecho experimental Trecho

202 Distância (cm) Deflexões (0,01 mm) kgf 4600 kgf 5100 kgf 5600 kgf 6100 kgf 6600 kgf Figura Deflexões corrigidas medidas com a viga Benkelman variando a carga no semi eixo do simulador, etapa final dos estudos acelerados do terceiro trecho experimental Trecho 3. Distância (cm) Deflexões (0,01 mm) kgf 18/03/05 Carro em movimento 6600 kgf 18/03/05 Carro parando em cada distância Figura Comparação dos métodos de leitura da viga Benkelman uma delas com o carro em movimento e a outra com o carro parando em cada medida Trecho

203 Variação de carga aplicada no semi - eixo (kgf) Deflexões máximas (0,01 mm) Deflexões máximas iniciais Deflexões máximas finais Linear (Deflexões máximas iniciais ) Linear (Deflexões máximas finais) Figura Deflexões máximas medidas com a viga Benkelman na etapa inicial e final dos ensaios acelerados com variação de carga Trecho 3. Distâncias (cm) Deflexões (0,01 mm) Leituras viga Benkelman Eletrônica da COPPE - 6,6 tf Figura Deflexões medidas com a viga Benkelman eletrônica no terceiro trecho experimental etapa inicial com carga de 6,6tf no semi eixo Trecho

204 Distâncias (cm) Deflexões (0,01 mm) Leituras viga Benkelman Eletrônica da COPPE - 6,6 tf Figura Deflexões medidas com a viga Benkelman eletrônica no terceiro trecho experimental etapa inicial com carga de 6,6tf no semi eixo Trecho 3. Distâncias (cm) Deflexões com variação de carga kgf 4357 kgf 6796 kgf Figura Deflexões medidas pelo FWD no trecho 3 revestimento novo asfalto borracha Trecho

205 Distâncias (cm) Deflexões com variação de carga kgf 4378 kgf 6823 kgf Figura Deflexões medidas pelo FWD no trecho 3 revestimento simulado do asfalto borracha Trecho ENSAIO DE FADIGA POR COMPRESSÃO DIAMETRAL Os ensaios de fadiga de corpos-de-prova cilíndricos do terceiro trecho experimental extraídos in situ e ensaiados no laboratório da COPPE estão apresentados na Tabela 5.21 e nas Figuras 5.42 e Esta mistura de campo extraída do terceiro trecho experimental, mostra um expoente (n = -3,2012), mais elevado que os encontrados no trecho 1 e 2, ligeiramente mais sensível à variação das tensões, mas o valor de K1 é menor, em função do MR ser menor do que do trecho 1 e

206 Tabela Resultados dos ensaios de fadiga por compressão diametral de corpode-prova extraídos in situ do terceiro trecho experimental Amostra: Terceiro Trecho Experimental dos corpos-de-prova extraídos pista Protocolo: Temperatura de ensaio: 25 o C Operador(es): Alvaro Dellê Módulo resiliente médio da amostra: Resistência máxima à tração estática, Tmax.: 3001 MPa Interessado: 0,66 MPa Data: Marcos fevereiro de 2005 Número do corpo de prova Equação do cil. de carga ( 125mm ): Espessura (cm) Diâmetro (cm) Nível de tensão (%) Carga aplicada (kgf) Pm (0-10) = 0,0081 F + 0,0182 F (0-10) = 124,13 Pm + -2,1716 Pressão manométrica (kgf/cm 2 ) Deformação específica resiliente Diferença de tensões (MPa) Número de aplicações ,81 10, ,8 0,92 0, , ,06 10, ,8 0,55 0, , ,53 10, ,7 1,17 0, , ,92 10, ,0 1,22 0, , ,63 10, ,8 1,77 0, , ,85 10, ,7 1,82 0, , ,62 10, ,6 2,35 0, , ,65 10, ,6 2,36 0, , ,73 10, ,0 2,97 0, , ,44 10, ,0 2,85 0, , Número de aplicações, N VIDA DE FADIGA x DIFERENÇA DE TENSÕES y = 1228,6x -3,2012 R 2 = 0, , Diferença de tensões, σ (MPa) Figura Número de aplicações, N x Diferença de tensões, σ (MPa) trecho 3 182

207 VIDA DE FADIGA x DEFORMAÇÃO ESPECÍFICA RESILIENTE Número de aplicações, N y = 1E-10x -3,2012 R 2 = 0, , ,0001 0,001 Deformação específica resiliente, ε r Figura Número de aplicações, N x Deformação específica resiliente, ε r trecho FATORES DE EQUIVALÊNCIA DE CARGA O terceiro trecho experimental apresentou 40% de área trincada com ciclos no sentido único com carga de 6,6tf no semi eixo sobre o pavimento, que corresponde a um eixo com 13,2tf. O estudo dos fatores de equivalência de carga da pesquisa não tem o objetivo de fixar parâmetros universais e sim obter parâmetros representativos dos pavimentos em estudo. A Tabela 5.22 apresenta uma comparação entre os fatores de equivalência correspondente a carga adotada para os ensaios acelerados utilizando o simulador de tráfego móvel HVS - Simular. No terceiro trecho experimental o valor da diferença de tensões no revestimento ( σ) foi de 0,68(MPa), gerado pelo FEPAVE. Este valor foi aplicado na curva de fadiga da mistura asfáltica obtendo assim o número de aplicações, N L = 4100 número de aplicações do terceiro trecho experimental e para carga de 13,2tf o valor encontrado foi de N L = 600. Isto resulta em um de FLC = 945. para carga do eixo padrão e para 13,2tf esse valor passa para FLC = Através destas informações foi possível determinar o Fator de Equivalência de Laboratório de FEL = 6,83, para o terceiro trecho experimental 183

208 A Tabela 5.23 mostra os números de ciclos realizados com o simulador de tráfego móvel com carga de 6,6tf no semi - eixo, sentido único comparados com a evolução do afundamento de trilha de roda formado pelo semi - eixo do simulador ao longo do experimento. Tabela Comparação entre os fatores de equivalência de cargas do terceiro trecho experimental Nº CICLOS MONO - DIRECIONAL COM CARGA DE 6,6tf SEMI - EIXO 3º TRECHO Nº Ciclos Simulador Fator de Equivalência Conversão para 8,2tf Nº Ciclos USACE , ,8 x 10 6 AASHTO , ,6 x 10 6 FLC com 8,2tf 945 FLC com 13,2tf 6455 FEL , ,4 x 10 6 FEC - DEFLEXÕES , ,7 x 10 5 FLC = Fator Campo Laboratório FEL = Fator Equivalência de Laboratório obtido pela curva de fadiga e o FEPAVE FEC = Fator Equivalência de Campo obtido através das deflexões máximas Tabela Apresenta a evolução do afundamento da mistura asfáltica com o número de ciclos encontrados com o simulador de tráfego móvel. Evolução do Afundamento da Trilha de Roda Terceiro trecho Nº de Ciclos (Sentido Único) Afundamento (mm) RESULTADOS DE PERMEABILIDADE, MANCHA DE AREIA E ADERÊNCIA DETERMINADO NO TERCEIRO TRECHO EXPERIMENTAL. A seguir estão apresentados os resultados de permeabilidade, mancha de areia e o de aderência do pneu pavimento via úmida realizada ao longo dos ensaios acelerados, no terceiro trecho experimental. 184

209 PERMEABILIDADE Neste terceiro trecho experimental foi realizado ensaios de permeabilidade sobre o revestimento asfáltico novo sem a interferência do tráfego e sobre o revestimento simulado. O ensaio de permeabilidade realizado no revestimento novo apresentou um coeficiente de permeabilidade na ordem de 1,33 x 10 4 (cm/s). E o revestimento do local onde foram realizados os ensaios acelerados com a utilização do simulador de tráfego móvel HVS, apresentou coeficientes de permeabilidade na ordem de 1,02 x 10 3 (cm/s). Estes valores muito elevados estão coerentes com os altos valores de vazios observados e mostram que estes provavelmente são interconectados. ENSAIO DE MANCHA DE AREIA Os ensaios de mancha de areia foram realizados sobre o revestimento novo e sobre o revestimento simulado. Os procedimentos para a realização dos ensaios de mancha de areia foram idênticos para todos os trechos experimentais, e os resultados obtidos no terceiro trecho experimental estão apresentados a seguir: Revestimento novo sem a interferência do tráfego: HS m = 0,062 cm Revestimento simulado com a interferência do tráfego: HS m = 0,076 cm Estes valores praticamente são o dobro do encontrado nos trechos 1 e 2, indicando que a curva granulométrica diferenciada e os vazios elevados tiveram forte influência na macro textura deste trecho. Pela tabela 5.9 é classificado como textura média. ADERÊNCIA A seguir estão apresentados os resultados obtidos durante os ensaios acelerados realizados no terceiro trecho experimental sobre o revestimento novo e o revestimento simulado após os ciclos do trem-de-prova, para obtenção da resistência à derrapagem via úmida com a utilização do Pêndulo Britânico: Revestimento novo sem a interferência do tráfego: o Coeficiente de atrito medido pelo S.T.R = 0,77 Revestimento simulado após os ciclos o Coeficiente de atrito medido pelo S.T.R = 0,48 185

210 Houve uma queda acentuada do coeficiente de atrito depois da passagem do trem-deprova do simulador porque houve como exudação de borracha, o que também está de acordo com a diminuição da permeabilidade. 5.5 QUARTO TRECHO EXPERIMENTAL O quarto trecho experimental teve a sua construção iniciada no dia 14 de abril de Este trecho experimental foi realizado em duas etapas, a primeira o CCR foi construído no dia 14/04/2005, entre as estacas e a estaca 1659, e a segunda foi o revestimento asfáltico realizado no dia 21/04/2005. O quarto trecho tem uma camada com 18,5cm de CCR e mais uma camada de 7cm de CBUQ convencional com CAP40 produzido na Usina da CRT. Esse ensaio acelerado não chegou ao seu objetivo final comparado aos demais trechos experimentais, ou seja, devido ao término do contrato de locação do simulador, não foi possível atingir a porcentagem de área trincada idêntica a dos outros 3 trechos. A interrupção se deu por motivo financeiro o que acarretou o encerramento da pesquisa, sem que fosse observada nenhuma trinca de fadiga na área simulada. O quarto trecho experimental foi encerrado com ciclos, sentido único com carga de 6,6tf no semi eixo. Neste trecho foi observada uma trinca de retração dois dias após a construção do CCR, conforme mostrado na Figura Essa trinca está posicionada transversal ao sentido do tráfego com uma abertura de 3 a 4mm de espessura. A trinca foi demarcada para acompanhamento futuro, e constatou-se após a construção do revestimento asfáltico a reflexão da trinca do CCR para a superfície do CBUQ. As Figuras 5.45 e 5.46 mostram um corpo-de-prova de 15cm de diâmetro extraído no quarto trecho experimental com trincas de retração refletido no CBUQ e outro corpode-prova extraído aleatoriamente onde apresentou trincas de retração porém não refletiu até o momento para a camada do CBUQ. Em outro ponto onde não havia sido detectada trinca de retração antes da construção do revestimento por acaso foi retirado outro corpo-de-prova com sonda rotativa e estavam presente trincas iguais a do primeiro corpo-de-prova mostrado na Figura

211 A Tabela 5.24 apresenta os resultados de resistência à compressão dos corpos-deprova moldados no dia da construção do CCR em diferentes caminhões. Nesta Tabela observa-se que os parâmetros de projeto não foram obtidos no campo em parte do trecho. Tabela Resultados da resistência a compressão simples aos 7 dias realizado nos corpos-de-prova moldados na pista no dia da aplicação do CCR RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO SIMPLES DO CCR (MPa) Recomendada 5,0(MPa) 7 dias Cliente CRT - BR116/RJ Trecho Experimental Data Fabricação: 14/03/05 Data Tensão de Ruptura Data Tensão de Ruptura Rompimento Dias (MPa) Rompimento Dias (MPa) 18/3/ ,4 22/3/ ,8 18/3/ ,5 22/3/ ,7 18/3/ ,4 22/3/ ,1 18/3/ ,3 22/3/ ,1 18/3/ ,7 22/3/ ,1 18/3/ ,7 22/3/ ,5 Os corpos-de-prova acima destacados em negrito referem - se aos situados abaixo do simulador Figura Detalhe da trinca transversal observada no CCR 187

212 Figura Detalhe da trinca originada pelo CCR no corpo-de-prova extraído da pista Figura Detalhe da trinca no CCR refletida para camada do revestimento 188

213 5-1 - DENSIDADE APARENTE DA MISTURA ASFALTICA EXTRAÍDA DO QUARTO TRECHO EXPERIMENTAL A mistura asfáltica utilizada para o quarto trecho experimental apresenta os mesmos parâmetros de projeto do primeiro e do segundo trecho experimental, mas foram usinadas em outro dia. Foram extraídos corpos de prova para investigação do comportamento mecânico das misturas asfálticas aplicadas no trecho, e estão mostradas na Tabela 5.25 as densidades, o volume de vazios e o grau de compactação da mistura asfáltica. Observou-se nesta mistura asfáltica que o volume de vazios está muito abaixo do volume de projeto e o grau de compactação bastante elevado. Pode ter tido problema no teor de ligante ou excesso de compactação da mistura no trecho experimental. Tabela Características da mistura asfáltica extraída do quarto trecho experimental PROJETO ENSAIOS Nº DO CORPO DE PROVA CP extraídos do quarto trecho experimental ALTURA MÉDIA Dap, Defetiva, V.vazios, % Compactação DIÂMETRO MÉDIO Dap Defetiva Data: D Teórica: 2,464 Dap projeto: 2,35 Protocolo: Interessado: Marcos Antonio Volume de Vazios (%) Volume de Vazios (%) Grau compactação Grau compactação Lab % Ligante (cm) (cm) ((DT-Dap)/DT)*100 ((DT-Defetiva)/DT)*100 (Dap/Dap projeto)*100 (Dap/Dap projeto)* ,44 10,13 2,44 2,44 0,97 0,97 103,8 103, ,19 10,15 2,40 2,40 2,60 2,60 102,1 102, ,44 10,17 2,41 2,41 2,19 2,19 102,6 102, ,33 10,15 2,41 2,41 2,19 2,19 102,6 102, ,49 10,13 2,42 2,41 1,79 2,19 103,0 102, ,47 10,10 2,41 2,40 2,19 2,60 102,6 102, ,45 10,12 2,41 2,41 2,19 2,19 102,6 102, ,43 10,11 2,38 2,38 3,41 3,41 101,3 101, ,49 10,14 2,42 2,42 1,79 1,79 103,0 103, ,46 10,14 2,42 2,42 1,79 1,79 103,0 103, ,5 5,45 10,11 2,43 2,42 1,38 1,79 103,4 103, ,45 10,16 2,42 2,41 1,79 2,19 103,0 102, ,44 10,13 2,41 2,41 2,19 2,19 102,6 102, ,48 10,12 2,42 2,41 1,79 2,19 103,0 102, ,20 10,12 2,38 2,38 3,41 3,41 101,3 101, ,44 10,15 2,42 2,41 1,79 2,19 103,0 102, ,47 10,15 2,43 2,42 1,38 1,79 103,4 103, ,46 10,11 2,39 2,38 3,00 3,41 101,7 101, ,44 10,12 2,41 2,41 2,19 2,19 102,6 102, ,42 10,11 2,39 2,37 3,00 3,81 101,7 100, ,50 10,15 2,44 2,43 0,97 1,38 103,8 103, ,42 10,12 2,39 2,39 3,00 3,00 101,7 101,7 Média Desvio Padrão 5,43 10,13 2,41 2,41 2,14 2,34 102,61 102,40 0,08 0,02 0,02 0,02 0,70 0,70 0,73 0, MÓDULO DE RESILIÊNCIA E RESISTÊNCIA À TRAÇÃO DOS CORPOS-DE- PROVA EXTRAÍDOS DO QUARTO TRECHO EXPERIMENTAL Os resultados de MR e RT dos corpos-de-prova extraídos do quarto trecho experimental estão apresentados na Tabela Verificou se que as médias dos MR 189

214 e RT das misturas asfálticas apresentam resultados semelhantes aos encontrados nos corpos-de-prova extraídos do primeiro e segundo trecho experimental, embora um pouco menores. Tabela Resultados mecânicos dos corpos-de-prova extraídos do quarto trecho experimental. Resistência à Tração Estática, Módulo de Resiliência (25ºC) Projeto: CP Extraídos do Quarto Trecho Protocolo: RT,MR Interessado: Marcos Antonio Nº do corpo de prova h m d m RT MR Lab. % Ligante (cm) (cm) (Mpa) (Mpa) ,48 10,12 1, ,47 10,15 1, ,46 10,11 1, ,5 5,44 10,12 1, ,42 10,11 1, ,50 10,15 1, ,42 10,12 1, Média Desvio Padrão 5,46 10,13 1, ,03 0,02 0, DEFLEXÕES MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN CONVENCIONAL E A ELETRÔNICA DA COPPE No quarto trecho experimental foram realizadas as leituras deflectométricas no inicio dos ensaios acelerados variando a carga do semi eixo, conforme mostradas na Figura No quarto trecho por não se ter chegado ao objetivo final comparado com os demais trechos experimentais, conforme explicado anteriormente foram realizadas medidas deflectométricas com variação de carga que variavam de 3,1tf a 7,1tf no semi eixo aumentando em 0,5tf cada levantamento deflectométrico. Essas leituras foram realizadas com ciclos no sentido único, e estão apresentadas na Figura Os levantamentos realizados com a viga Benkelman eletrônica da COPPE foram realizados somente na etapa final dos ensaios acelerados variando a carga de aplicação do semi eixo sobre o revestimento, porém devido a uma falha na gravação dos dados gerado pela viga eletrônica não foi possível determinar a deflexão do trecho com a viga eletrônica. As deflexões realizadas com o FWD da Aeronáutica nos trechos anteriores não foram possíveis de se realizar no quarto trecho por que no dia dos levantamentos realizados com o FWD o quarto trecho ainda não havia sido construído. 190

215 A Figura 5.49 apresenta a evolução das deflexões máximas medidas com a viga Benkelman realizadas no inicio e ao final dos ensaios acelerados com variação das cargas no semi - eixo. Como neste trecho uma espessura muito maior do pavimento antigo foi substituída e por uma camada muito mais rígida do que o macadame e o binder trincado que permaneceram nos trechos 1, 2 e 3, é natural que as deflexões tenham sido bem menores. Como pode ser visto na Figura 5.49 as deflexões após ciclos já são aproximadamente 20% maiores que as iniciais. Mas não é possível prever como evoluiria se o simulador tivesse continuado a atuar. (Talvez através da retroanálise mais a análise numérica seja possível estimar uma vida útil do pavimento) Deflexões do quarto trecho medidas com viga Benkelman etapa inicial Distâncias (cm) Deflexões (0,01 mm) kgf 4600 kgf 5100 kgf 5600 kgf 6100 kgf 6600 kgf Figura Deflexões medidas com a viga Benkelman variando a carga no semi eixo no inicio dos ensaios acelerados no quarto trecho experimental trecho

216 Distância (cm) Deflexões (0,01 mm) kgf 3600 kgf 4100 kgf 4600 kgf 5100 kgf 5600 kgf 6100 kgf 6600 kgf 7100 kgf Figura Deflexões medidas com a viga Benkelman variando a carga no semi eixo na etapa final dos ensaios acelerados do quarto trecho experimental trecho 4. Varia,ão da carga aplicada no semi - eixo Deflexões máximas (0,01 mm) Deflexões máximas iniciais Deflexões máximas finais Linear (Deflexões máximas finais) Linear (Deflexões máximas iniciais ) Figura Deflexões máximas medidas na etapa inicial e final com a viga Benkelman com variação de carga no semi eixo trecho ENSAIO DE FADIGA POR COMPRESSÃO DIAMETRAL Foi realizado os ensaios de fadiga por compressão diametral da mistura asfáltica aplicada no quarto trecho experimental. Estes ensaios foram realizados no laboratório da COPPE, e estão apresentados Tabela

217 As Figuras 5.50 e 5.51 apresentam o gráfico de vida de fadiga x diferença de tensões e a vida de fadiga x deformação especifica resiliente, respectivamente. Neste caso o expoente da curva de fadiga foi maior do que no trecho 1 e 2 e o K intermediário. O coeficiente de correlação é adequado ao tipo de experimento realizado. Tabela Resultados do ensaio de fadiga por compressão diametral dos cps extraídos do quarto trecho experimental Número de aplicações, N VIDA DE FADIGA x DIFERENÇA DE TENSÕES y = 7761,1x -3,4157 R 2 = 0, , Diferença de tensões, σ (MPa) Figura Número de aplicações, N x Diferença de tensões, σ (MPa) Trecho4 193

218 Número de aplicações, N VIDA DE FADIGA x DEFORMAÇÃO ESPECÍFICA RESILIENTE y = 9E-12x -3,4157 R 2 = 0, , ,0001 0,001 Deformação específica resiliente, ε r Figura Numero de aplicações, N x Deformação específica resiliente, ε r Trecho FATORES DE EQUIVALÊNCIA DE CARGA O quarto trecho experimental como não apresentou os mesmos parâmetros adotados para o encerramento dos ensaios acelerados conforme mencionados nos trechos anteriores, foi interrompido com ciclos com carga de 6,6tf no semi eixo, e somente a título informativo serão feitas as mesmas avaliações dos outros trechos. Estão apresentadas algumas conclusões quanto ao número de ciclos obtidos até o encerramento dos estudos. Foram realizadas leituras deflectométricas com a variação de carga no semi eixo com o objetivo de determinar através das deflexões um fator de equivalência para o quarto trecho experimental. O calculo dos números N estão mostrados na Tabela Tabela Comparação entre os fatores de equivalência de cargas do quarto trecho experimental Nº CICLOS MONO - DIRECIONAL COM CARGA DE 6,6tf SEMI - EIXO 4º TRECHO Nº Ciclos Simulador Fator de Equivalência Conversão para 8,2tf Nº Ciclos USACE , ,6 x 10 6 AASHTO , ,5 x 10 6 FEC DEFLEXÕES , FEC = Fator Equivalência de Campo Obtido através das deflexões máximas 194

219 O quarto trecho experimental por possuir uma camada semi - rígida não pode ser analisado como os demais trechos experimentais porque a presença do CCR levou o revestimento asfáltico a trabalhar em compressão, pelos cálculos realizados com o FEPAVE. A Tabela 5.29 apresenta a evolução do afundamento de trilha de roda no sentido único comparados com o número de ciclos, e é mostrada na Tabela 5.30 a evolução do afundamento de trilha de roda no sentido oposto. Para fazer a análise de FLC deste trecho seria necessário ter a curva de fadiga do CCR, que não foi obtida. Tabela Evolução do afundamento da mistura asfáltica com o número de ciclos encontrados com o simulador de tráfego móvel. Evolução do Afundamento da Trilha de Roda Quarto trecho Nº de Ciclos (Sentido Único) Afundamento (mm) Tabela Apresenta a evolução do afundamento da mistura asfáltica com o número de ciclos encontrados com o simulador de tráfego móvel. Evolução do Afundamento da Trilha de Roda Quarto trecho Nº de Ciclos (Sentido Oposto) Afundamento (mm)

220 5-6 - RESULTADOS DE PERMEABILIDADE, MANCHA DE AREIA E ADERÊNCIA NO QUARTO TRECHO EXPERIMENTAL. A seguir estão apresentados os resultados de permeabilidade, mancha de areia e o de aderência do pneu pavimento via úmida realizada ao longo dos ensaios acelerados, no quarto trecho experimental. PERMEABILIDADE NO QUARTO TRECHO EXPERIMENTAL Foi realizado o ensaio de permeabilidade no quarto trecho experimental, no revestimento novo e após o encerramento dos ensaios acelerados. Como o revestimento simulado não apresentou nenhuma trinca o revestimento foi considerado impermeável nas duas etapas do estudo, (não deu variação de coluna d água em cerca de 30 minutos). MANCHA DE AREIA NO QUARTO TRECHO EXPERIMENTAL Os ensaios de mancha de areia foram realizados sobre o revestimento novo sobre o revestimento simulado. Os procedimentos para a realização dos ensaios de mancha de areia foram idênticos para todos os trechos experimentais, e os resultados obtidos no quarto trecho experimental estão apresentados a seguir: Revestimento novo sem a interferência do tráfego: HS m = 0,036 cm Revestimento simulado com a interferência do tráfego com ciclos: HS m = 0,037 cm Estes valores estão semelhantes ao obtido no trecho 1 e 2 de mesma mistura asfáltica, e corresponde a textura fechada conforme Tabela ADERÊNCIA A seguir estão apresentados os resultados de aderência obtidos durante os ensaios acelerados realizados no quarto trecho experimental sobre o revestimento novo e sobre o revestimento após ciclos do trem-de-prova, com a utilização do Pêndulo Britânico: 196

221 Revestimento novo sem a interferência do tráfego: Coeficiente de atrito medido pelo S.T.R = 0,74 Revestimento simulado após os ciclos Coeficiente de atrito medido pelo S.T.R = 0,66 A aderência, segundo a Tabela 5.10, mostra-se adequada ao tipo de rodovia. 5-7 RESULTADOS OBTIDOS NOS ENSAIOS DE COMPRESSÃO AXIAL E TRAÇÃO NA FLEXÃO DE CORPOS-DE-PROVA EXTRAÍDOS DO TRECHO EXPERIMENTAL A seguir estão apresentados os resultados dos corpos-de-prova extraídos no quarto trecho experimental ensaiados no laboratório da ABCP em São Paulo com cerca de 120 dias após a construção do trecho experimental. A tabela 5.31 corresponde a Resitência à Tração dos corpos de prova extraídos in situ do CCR. O CP 9 ao CP 15 corresponde ao CCR com 3 MPa após os 7 dias e os CP s 31 ao CP 38 corresponde a 5 MPa após 7 dias. Na Tabela 5.32 apresenta os resultados dos corpos de prova extraídos in situ referentes a resistência à compressão (MPa), onde o C3 corresponde aos corpos-de-prova com 3(MPa) e o C5 corresponde aos corpos-de-prova com 5(MPa). Tabela Resultados de Resistência à Tração dos corpos-de-prova extraídos in situ (120 dias) 197

222 Tabela Resultados de Resistência à Compressão dos corpos-de-prova extraídos in situ (120 dias) 5.6 COMPARAÇÃO DOS RESULTADOS ENCONTRADOS NOS TRECHOS EXPERIMENTAIS A seguir está apresentado um resumo dos resultados obtidos através dos ensaios acelerados dos trechos experimentais RESULTADOS DAS DEFLEXÕES MÁXIMAS MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN COM CARGA DE 8,2tf CORRESPONDENTE AO EIXO PADRÃO Está apresentado na Tabela 5.31 um resumo das deflexões máximas medidas durante todas as etapas do estudo em questão nos quatro trechos experimentais comparados ao das bacias do local do experimento antes da fresagem e com a faixa da esquerda. Pode-se analisar que as deflexões iniciais antes da construção dos trechos experimentais eram bastante elevadas conforme observadas na Tabela Essas 198

223 deflexões elevadas são devido ao grau de trincamento antes encontrado, observa-se também que as deflexões máximas após os ensaios acelerados apresentaram deflexões próximas das encontradas anteriormente, exceto no quarto trecho experimental este devido ao fato de ter sido construída uma camada semi rígida, o que não ocorreu nas demais. Tabela Deflexões máximas realizadas ao longo dos estudos experimentais com 8,2tf de carga DEFLEXÕES MÁXIMAS MEDIDAS COM A VIGA BENKELMAN COM 8,2TF NO EIXO PADRÃO Trecho 1 Trecho 2 Trecho 3 Trecho 4 TRECHOS EXPERIMENTAIS Estaca m Estaca 1653 Estaca m Estaca 1658 Deflexões Faixa da Direita revestimento original Deflexões Faixa da Direita revestimento fresado Deflexões Faixa da Esquerda revestimento original Deflexões sobre o revestimento novo Deflexões sobre o revestimento simulado RESULTADOS DOS MÓDULOS DE RESILIÊNCIA E RESISTÊNCIA À TRAÇÃO DOS CORPOS-DE-PROVA MOLDADOS EM LABORATÓRIO E OS EXTRAÍDOS DOS TRECHOS EXPERIMENTAIS Na Tabela 5.32 estão apresentadas as médias dos Módulos de Resiliência (MR) e da Resistência à Tração dos corpos-de-prova moldados em laboratório e dos extraídos dos trechos experimentais. Na Tabela 5.32 observa-se que as médias dos resultados de MR e RT das misturas asfálticas de CBUQ convencional aplicadas no primeiro, segundo e quarto trecho experimental apresentam resultados semelhantes. A mistura que difere das demais, e já era esperado, é a mistura de asfalto borracha, que apresenta resultados com dispersão entre a mistura moldada em laboratório com a extraída em campo, conforme mostrado na Tabela Deve-se lembrar que a mistura asfáltica convencional moldada em laboratório ficou 2 horas em estufa na temperatura de compactação para que fosse realizado o envelhecimento de curto prazo, conforme proposto pelo SUPERPAVE. 199

224 Tabela 5.34 Comparação das medidas do RT e MR das misturas asfálticas dos trechos experimentais ENSAIOS MR (MPa) COMPARAÇÃO DAS MÉDIAS DO MR E RT DAS MISTURAS ASFÁLTICAS DOS TRECHOS EXPERIMENTAIS TRECHO 1 TRECHO 1 TRECHO 2 TRECHO 3 TRECHO 3 CBUQ CONVENCIONAL CBUQ CONVENCIONAL CBUQ CONV. + HATELIT ASFALTO BORRACHA ASFALTO BORRACHA MOLDADO LABORATÓRIO EXTRAÍDO PISTA EXTRAÍDO PISTA MOLDADO LABORATÓRIO EXTRAÍDO PISTA RT (MPa) 1,53 1,49 1,41 0,65 0, RESULTADOS DOS ENSAIOS DE MANCHA DE AREIA E DE ADERÊNCIA COM PÊNDULO BRITÂNICO OBTIDOS NOS TRECHOS EXPERIMENTAIS Na Tabela 5.33 estão apresentados um resumo dos ensaios de textura e aderência que foram realizados ao longo dos ensaios acelerados realizados na BR-116/RJ, com a utilização do simulador de tráfego móvel HVS da Simular. Os resultados da mancha de areia e da aderência realizados no inicio e ao final dos ensaios acelerados de cada trecho experimental apresentaram variações semelhantes nos 3 trechos de CBUQ convencional (1, 2 e 4) e estes diferentes do trecho 3 de asfalto borracha. Tabela Resultados obtidos nos trechos experimentais Tipos de Misturas Estudadas Ensaio Mancha Areia (cm) Classificação (DNER, 1998) Aderência Pneu-Pavimento ENSAIOS DE TEXTURA OBTIDOS NOS TRECHOS EXPERIMENTAIS CBUQ CBUQ + HATELIT C ASFALTO BORRACHA CCR + CBUQ TRECHO 1 TRECHO 2 TRECHO 3 TRECHO 4 REVESTIMENTO REVESTIMENTO REVESTIMENTO REVESTIMENTO INICIAL FINAL INICIAL FINAL INICIAL FINAL INICIAL FINAL 0,035 0,029 0,035 0,036 0,062 0,076 0,036 0,037 FECHADA FECHADA MÉDIA FECHADA 0,73 0,69 0,74 0,57 0,77 0,48 0,74 A RODOVIA SE ENQUADRA NA CATEGORIA "B" COM VALOR MÍNIMO DE 0,55 (PEREIRA, 1998) 0,66 O volume de vazios e o grau de compactação dos corpos-de-prova comparados com as densidades aparente e efetiva nas misturas asfálticas utilizado no trecho 1,2 e 4 em CBUQ Faixa B do DNER, são praticamente iguais, ou seja, a diferença entre os dois métodos é praticamente irrelevante neste caso de mistura densa. Porém a densidade aparente e a efetiva calculada na mistura asfáltica fornecida pela BR Distribuidora, do tipo GAP GRADED apresenta resultados diferentes entre as densidades aparente e efetiva, com isso o volume de vazios aumenta significativamente e o grau de compactação diminui caso se considere a densidade efetiva e esta está mais coerente com os resultados obtidos em campo, especialmente quanto à permeabilidade. 200

225 5.7 CUIDADOS A SEREM OBSERVADOS NA HORA DE DESLOCAMENTO DO SIMULADOR PARA OUTRO LOCAL. O simulador de tráfego móvel - Simular é um equipamento que como qualquer outro, exige alguns cuidados na hora do seu manuseio e operação. O equipamento tem fácil mobilidade e pode ir para outro local através de um cavalo mecânico. O simulador de tráfego móvel - Simular é um equipamento de fácil mobilidade, porém tem alguns cuidados que devem ser observados durante seu deslocamento de um segmento de estudo para outro. O sistema de aplicação de cargas comandado por um cilindro hidráulico, tem um curso máximo de trabalho com 25cm. Para que este curso esteja funcionando adequadamente toda a estrutura do simulador deverá estar em torno de ± 1,25 metros de altura da estrutura lateral do simulador até o pavimento. Como o simulador precisa ficar a uma altura em torno de 1,25 metros do pavimento, recomenda-se que o cavalo mecânico que irá transportar o simulador tenha pneus 900R20. No caso do cavalo mecânico dotado de pneus1100r20 é necessário levantar o simulador através dos pés mecânicos, implicando no tempo necessário para levantar o simulador até a altura necessária para a remoção do simulador. 5.8 BREVE ANÁLISE DE CUSTOS Os valores em reais do Concreto Betuminosos Usinado a Quente e do Asfalto borracha foram fornecidos no dia 22/06/2005, pelo Professor Salamão Pinto. O valor do CCR foi fornecido pelo Engenheiro Eduardo D Avila, da ABCP do Rio de Janeiro e o custo do Hatelit C 40/17 foi fornecido pela Engenheira Maria Francisca da Geomaks. O custo da reperfilagem foi adotado pelo autor do trabalho. Todos foram considerados na mesma data. Na Tabela 5.33 estão representados os números de ciclos determinados pelo Fator de Equivalência para a carga adotada nos trechos experimentais e o custo da mistura utilizada em cada trecho. O custo foi obtido em reais/m². O procedimento para a determinação dos custos por m² foi determinado considerando o volume de material de revestimento dos trechos experimentais- 50m de comprimento 201

226 por 4,45 metros de largura e uma espessura de 0,06 metros para todos os trechos. No segundo trecho foi também considerada a camada de reperfilagem de 0,01 metro. No quarto trecho foi adicionado o custo da nova camada com 0,18 metros de CCR. Os valores dos custos unitátios das misturas estão apresentadas a seguir: CBUQ = R$ 300,00/m³; Asfalto Borracha = R$ 400,00/m³; CCR = R$ 110,00/m³; Reperfilagem = R$ 300,00/m³; Hatelit C 40/17 = R$ 20,00/m². Tabela Comparação do número de ciclos x custo por metro quadrado N (USACE) 3,6 x ,1 x ,9 x 10 6? Vida Relativa 1 1,15 1,08? Custo R$/m² 18,00 38,00 24,00 39,00 202

227 6 CAPÍTULO CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS A presente pesquisa teve como objetivo analisar resultados provenientes da utilização do simulador de tráfego móvel HVS instalado em trechos experimentais, construídos com diferentes soluções de recuperação estrutural na rodovia Rio Teresópolis. O simulador de tráfego móvel HVS da Simular apresentou características muito versáteis. Entre elas destacam-se a mobilidade de transporte, a facilidade da variação das cargas, a possibilidade de ajustes funcionais elétricos e mecânicos necessários para cada pesquisa. O HVS possibilitou verificar o comportamento dos trechos experimentais em curto espaço de tempo, reproduzindo em escala real uma vida útil para cada trecho; O número N determinado pelo simulador foi admitido o correspondente ao critério de desempenho de uma área de trincamento de aproximadamente 40% da superfície solicitada pelo trem-de-prova. As soluções testadas foram: fresagem de 6cm do revestimento antigo e colocação de 6cm de concreto asfáltico denso com CAP 40 no primeiro trecho, colocação de uma geogrelha e 6cm de concreto asfáltico (igual ao do primeiro) no segundo trecho, colocação de 6cm de concreto asfáltico descontínuo com asfalto-borracha no terceiro trecho. Estas três soluções testadas nos trechos 1, 2 e 3 apresentaram número de ciclos próximos um do outro, com a vida útil relativa entre eles com pouca diferença. A quarta solução testada consistiu de fresagem de aproximadamente 23cm do revetimento antigo, substituidos por 18cm de concreto compactado a rolo e 5cm de concreto asfáltico denso com CAP 40 (igual ao do primeiro trecho). Esta solução não atingiu o fim da sua vida útil pelo critério de área trincada, tendo sido suspenso o experimento antes de qualquer possibilidade de definição de um grau de perda de serventia. Esta interrupção se deu com um número de ciclos do simulador da mesma ordem de grandeza dos atuantes nos tres outros trechos no sentido único. 203

228 O custo relativo para cada solução apresentou dois níveis de valores bastante distintos entre as soluções. Isso se dá pela diferença dos produtos utilizados em cada trecho experimental; O concreto asfáltico denso com CAP 40 usado nos trechos 1, 2 e 4 apesar de usinados em dias distintos apresentou resultados de Módulo de Resiliência (MR) e Resistência à Tração (RT), bem semelhantes, e deformações permanentes equivalentes ao final do experimento, embora no caso do trecho 2, com geogrelha, tenham sido detectadas trincas de cima para baixo, sem que as características das misturas possam explicar este fenômeno; A mistura com asfalto borracha apresentou volume de vazio dentro do projetado quando se avalia a densidade aparente pela forma convencional, e desta maneira também o grau de compactação foi adequado. Porém, ao se avaliar a densidade efetiva foi possível detectar vazios muito elevados e grau de compactação não adequado. É importante se avaliar corretamente as características de misturas descontínuas ao se fazer a dosagem das mesmas. Este fato levou a mistura em campo a apresentar elevada permeabilidade o que pode ter afetado seu desempenho. Os valores de MR e RT da mistura descontínua apresentaram resultados coerentes com os encontrados em projetos de asfalto borracha. Porém comparando-se os módulos de laboratório com os extraídos da pista experimental os resultados não se mostraram próximos; O concreto compactado a rolo CCR - apresentou resultados de resistência a compressão simples após 7 dias bastante distintos entre os caminhões que o transportaram, o que pode ser reflexo da variação do fator água - cimento já que o agregado e o cimento foram mantidos na mesma proporção; Nos trechos experimentais 1, 2 e 3 os tipos de defeitos encontrados ao final do experimento foram em forma de blocos com dimensões que variavam de 12 a 15cm. Nesses trechos observou-se que as trincas surgiam ao mesmo tempo, não se caracterizando em nenhum momento como sendo trincas isoladas; As reflexões de trincas foram observadas somente no primeiro e terceiro trechos experimentais, significativamente, no segundo não houve reflexão de 204

229 trincas visto que estas surgiram típicamente de cima para baixo. Quanto ao quarto trecho porém não foram percebidas nenhuma trinca sob carga porque o experimento foi interrompido. É de fundamental importância acompanhar este trecho agora sob o tráfego real para tentar complementar as observações. O CCR apresentou uma trinca de retração transversal ao sentido do tráfego refletindo para a superfície da camada de revestimento, ou seja houve o surgimento na superfície do concreto asfáltico de uma trinca de reflexão de uma de retração do CCR. Outra trinca de retração do CCR foi detectada em corpo-de-prova extraído aleatoriamente, sem reflexão no revestimento até o momento final das observações; Os resultados de mancha de areia e aderência apresentaram valores aceitáveis tanto no inicio dos ensaios quanto ao final para as misturas asfálticas densas testadas. A mistura descontínua com asfalto borracha se destacou das demais o que era esperado devido a sua granulometria e a origem do agregado ser outra; As deflexões máximas do trecho escolhido para o experimento eram bastante elevadas o que é causa e reflexo do elevado grau de trincamento encontrado no local. Ao final da solicitação pelo simulador nos trechos 1, 2 e 3 as deflexões no reforço já se apresentavam altas também, pois a camada antiga mantida após a fresagem apresentava elevado grau de trincamento o que contribuiu para acelarar a taxa de crescimento das deflexões máximas com o número de ciclos de carga. Observou-se também que as bacias medidas apresentavam grandes extensões, provavelmente devido a problemas de subleito em maiores profundidades; O segundo trecho experimental apresentou afundamentos ou deformações permanentes ligeiramente superiores às encontradas nos demais trechos. Isso provavelmente ocorreu devido ao trecho possuir uma camada de reperfilagem abaixo da geogrelha além da camada de revestimento, podendo ter ocorrido uma acomodação da reperfilagem ao longo dos ensaios acelerados. Os ensaios realizados envolvendo os equipamentos de instrumentação apresentaram muitos problemas durante a pesquisa e os poucos dados obtidos ainda serão analisados. 205

230 Sugestões para trabalhos futuros: Realização de ensaios acelerados para determinar modelos de curva de fadiga, com a utilização de simuladores de tráfego em outros trechos e com outras soluções de reforço; Execução de trechos experimentais com novas tecnologias e materiais; Acompanhamento dos trechos experimentais testados com o simulador de tráfego realizado neste trabalho ao longo do tempo com o tráfego real para obter um Fator Simulador Campo para complementar as análises com tráfego acelerado; Utilização de instrumentação em diferentes camadas para verificar o comportamento do pavimento; Levantamentos deflectométricos periódicos durante os ensaios acelerados e nos trechos após a liberação ao tráfego real em posições fora do local ensaiado; Medidas de temperatura em diferentes profundidades do revestimento a fim de verificar o comportamento do pavimento com a variação da temperatura ao longo dos ensaios acelerados; 206

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238 ANEXOS 214

239 ANEXO 1 RELATÓRIO GEOLOGICO DOS AGREGADOS EXISTENTES NA PEDREIRA HOLCIM 215

240 ANEXOS ANEXO 1: GEOLOGIA DOS AGREGADOS EXISTENTES NA PEDREIRA HOLCIM, MUNICÍPIO DE MÁGE RJ. O Estado do Rio de Janeiro é caracterizado por abundante granitogênese, neoproterozoica, associada a deformação e metamorfismo da segurança metasedimentar do Complexo Paraíba do Sul. O complexo granítico de Suruí, região onde está realizado a pedreira Holcim, responsável pelo fornecimento dos agregados para o estudo em questão, ocorre no domínio Baixado Fluminense, particularmente na Serra da Palha, município de Magé, e em algumas ilhas da Baia de Guanabara (ROSIER, 1995). O complexo granítico do Suruí apresenta em geral forma circular discordante das estruturas regionais NE-SW das encaixantes, com as quais mostram contatos abruptos e térmicos. As estruturas internas são homogêneas, isotrópicas ou podem ser anisotrópicas, quando apresentam estruturas de fluxo magmático ou deformações em suas bordas. Veios e diques aplíticos 3 são constantes, o mesmo acontecendo com bolsões pegmatíticos de formato irregular. Estruturas de fluxo são restritas às bordas do maciço. Ocorrem minerais de alteração como muscovita, clorita, carbonatos e minerais do grupo do epidoto. A fluorita aparece como mineral acessório no maciço do Suruí. Os dados isotópicos U/Pb e Rb/Sr disponíveis são coerentes e apontam uma idade de aproximadamente 540 ± 60 milhões de anos (MACHADO, 1997). O pegmatito é uma rocha ígnea composta por grandes cristais de K-feldspato, quartzo e biotita. O tamanho atingido pelos minerais, da ordem de vários centímetros, indica que esta rocha é originada de magmas ricos em substâncias voláteis (vapor de água, gases,etc.), o que lhe conferia extrema mobilidade e fluidez. Este magma originou-se no processo de fusão parcial das rochas locais. O pegmatito ocorre como veios, em geral preenchendo fraturas ou falhas transversais à direção de foliação predominante. As rochas aplíticas são ígneas, hololeucocráticas 216

241 de granulação fina e aspecto sacaróide (textura aplítica), com composição mineralógica variada (granítica, sienítica, diorítica, etc). Forma, em geral, filões. Aparece muitas vezes associado os pegmatitos. A maior parte das rochas desse complexo são formadas por (hornblenda)-biotita granitos, comercialmente conhecido como Granito Andorinha (DRM, 2003); Figura 1 e 2 Anexo 1), porém, também ocorre uma ampla variedade de rochas com composições variadas: sienogranito, monzogranito, granodiorito, tonalito e quartzo diorito. Allanita, titanita, apatita, opacos (pirita, magnetita e ilmenita) e zircão são minerais acessórios mais comuns. Nos termos mais graníticos, trata-se de um granito orientado com pórfiros de K- feldspato, de tom cinza claro e com matriz quartzodiorítica de grão médio. Os pórfiros são formados por cristais tabulares euédricos de microclina rósea de até 5 centímetros, imprimindo à rocha uma textura porfirítica, além de definirem uma lineação marcante que é realçada sob as condições de intemperísmo e uma débil foliação dada pelas biotitas da matriz. Figura 1 Anexo 1 - Explotação de matacão do Granito Cinza Andorinha, Município de Magé, RJ. Outro aspecto importante observado nesses granitóides foi a presença de enclaves tanto das rochas encaixantes, de natureza gnáissica e com formato anguloso ou parcialmente assimilados, como de máficos microgranulares, com formatos variados. 217

242 Como elementos ligados à fase de cristalização e resfriamento final desses granitóides aparecem, cortando-os nas mais variadas direções, diques e veios aplíticos e pegmatíticos. As rochas apresentam indícios de deformação rúpteis (PENHA, 1997), além de fraturas N70 E e N30 W e juntas de alívio. A participação de processos de mistura magmática, cristalização fracionada e assimilação/digestão de encaixantes na formação do corpo granítico do Suruí, geraram corpos identificados como de caráter híbrido (CPRM, 2001). O estado de alteração das rochas tem significativa influência nas propriedades geotécnicas dos maciços rochosos. As descontinuidades favorecem a percolação da água pelo interior do maciço, exercendo um controle do movimento da água pelas falhas e fraturas, podendo dar origem a zonas de alteração localizadas, atingindo profundidades bastante grandes em certos casos. Zonas de alteração conforme Figura 2 Anexo 1, com gradações de rochas frescas para rochas profundamente decompostas (formação de argilominerais, por exemplo) ao longo de descontinuidades dispõem-se, grosso modo, perpendicularmente à orientação das descontinuidades podendo não guardar relações com a topografia. Porém, nem todos os graus de alteração das rochas podem ser encontrados em um mesmo maciço rochoso; sua distribuição está geralmente relacionada à porosidade da rocha e à presença de descontinuidades abertas nas mesmas. Figura 2 Anexo 1 - A cor amarela causada pela alteração intempérica do granito. A parte inferior do bloco quadrado no centro da fotografia, que corresponde a borda do matacão, se tornou 218

243 amarela (escura), devido ao hidróxido de ferro originado da desintegração intempérica da biotita. (Classificação segundo a proposta da International Union of Geological Sciences (IUGS, 1973) e STRECKEISEN, 1974): Tabela 1 Anexo 1 CARACTERÍSTICAS PETROGRÁFICAS DOS GRANITOS DE SURUÍ CARACTERÍSTICAS PETROGRÁFICAS DOS GRANITOS DE SURUÍ Rochas Granodiorito Granitos Quartzo Composição Minerológica (%) Biotita Granito Tonalito Sienogranito Monzogranito Diorito Quartzo Nd Nd 15 Plagioclásio Nd Nd 50 K - feldspato (microlina) 23 3 Nd Nd 8 Ortoclásio 7 7 Nd Nd - Biotita Nd Nd 12 Opacos* 3 2 Nd Nd - Titanita 1 2 Nd Nd - Hornblenda 4 4 Nd Nd 15 Apatita 1 2 Nd Nd - Outros 1 2 Nd Nd - Total Nd Nd 100 *Opacos: pirita; ilmanita; hematita; magnetita. Nd falta de amostras para a descrição, porém, a literatura indica a presença das mesmas no contexto do Complexo Granítico do Suruí, conforme Figura 3 Anexo 1 Figura 3 Anexo 1 - Granito Cinza Andorinha. O tamanho da fotografia em escala real é 7 x 4cm. 219

244 Os dados relacionados na tabela abaixo não são das rochas graníticas encontradas no Maciço de Suruí, esses dados servem apenas para indicar as possíveis características tecnológicas dos granitos de Suruí. Tabela 2 Anexo 1 Características Tecnológicas das Rochas Graníticas de Suruí Rochas Biotita Grano Granitos (1) Quartzo Características Tecnológicas Granito (1) Diorito (1) Tonalito (2) Monzogranito Sienogranito Diorito (1) Peso Específico (kgf/m³) 2,69 2,70 2,82 2,66 2,55 2,90 Porosidade Aparente (%) 0,71 0,41 Nd 0,77 0,25 0,19 Absorção da água (%) 0,27 0,15 0,22 0,29 Nd 0,06 Compressão Uniaxial (MPa) (natural/congelamento/degelo) Compressão Uniaxial (MPa) 145,2 / 142,7 138,3 / 138,0 148,00 149,3 / 136,8 105,5 / 85,6 Nd (seco/saturado) Nd Nd Nd Nd Nd 1,25 / 1,35 Tração na Flexão (MPa) 3 Pontos Nd Nd 22,20 12,82 17,80 Nd Desgaste Amsler (mm/1000m) 0,94 0,20 Nd 0,83 0,50 1,12 Dilatação Térmica Linear (10-³mm/mºC) 10,10 8,10 Nd 5,50 13,80 Nd Flexão (MPa) 4 Pontos 21,73 23,00 Nd Nd Nd Nd Flexão (MPa) 4 Pontos Natural/Saturada Nd Nd Nd 10,83 / 6,83 Nd Nd Impacto de Corpo Duro (m) 0,60 0,75 0,95 0,51 0,55 Nd Impacto de Trenton (%) Nd Nd Nd Nd Nd 8,60 Fontes: Anuário do Instituto de Geociências UFRJ/Vol Nd dados não disponíveis. 220

245 ANEXO 2 ETAPAS REALIZADAS AO LONGO DA PESQUISA 221

246 Figura A2-1 Levantamento Deflectométrico e ATR entre os km 112 a km 111 nas duas faixas de tráfego 222

247 Figura A 3 1 Situação do revestimento antes da construção dos trechos experimentais 223

248 Figura A 3 2 Situação do revestimento antes da construção dos trechos experimentais 224

249 Figura A 3 3 Situação do revestimento antes da construção dos trechos experimentais 225

250 Figura A 3 4 Situação do revestimento antes da construção dos trechos experimentais 226

251 Figura A 3 5 Situação do revestimento antes da construção dos trechos experimentais 227

252 Figura A 3 6 Situação do revestimento antes da construção dos trechos experimentais 228

253 Figura A 3 7 Situação do revestimento antes da construção dos trechos experimentais 229

254 Figura A 3 8 Situação do revestimento antes da construção dos trechos experimentais 230

255 Figura A 3 9 Situação do revestimento antes da construção dos trechos experimentais 231

256 Figura A 3 10 Situação do revestimento antes da construção dos trechos experimentais 232

257 Figura A 3 11 Situação do revestimento antes da construção dos trechos experimentais 233

258 Figura A 3 12 Situação do revestimento antes da construção dos trechos experimentais 234

259 Figura A 3 13 Situação do revestimento antes da construção dos trechos experimentais 235

260 Figura A 4-1 Abertura dos poços de sondagem na BR-116/RJ 236

261 Figura A 4-2 Abertura dos poços de sondagem na BR-116/RJ 237

262 Figura A5 1 Ensaios de Laboratório COPPE/UFRJ 238

263 Figura A 5-2 Ensaios de laboratório parâmetros Marshall COPPE/UFRJ 239

264 Figura A 6 1 Etapas da fresagem dos trechos experimentais 240

265 Figura A 6 2 Etapas da fresagem dos trechos experimentais 241

266 Figura A 7-1Pedreira Holcim 242

267 Figura A 8 1 Viga Benkelman Eletrônica da COPPE Deflexões medidas sobre revestimento fresado 243

268 Figura A 9-1 Usina de Asfalto da CRT 244

269 Figura A 9 2 Usina de Asfalto da Concessionária Rio Teresópolis - CRT 245

270 Figura A 10 1 Simulador de trafego Móvel da Simular 246

271 Figura A 10 2 Simulador de trafego Móvel da Simular 247

272 Figura A 10 3 Simulador de trafego Móvel da Simular 248

273 Figura A 10 4 Simulador de trafego Móvel da Simular 249

274 Figura A 10 5 Simulador de trafego Móvel da Simular 250

275 Figura A 10 6 Simulador de trafego Móvel da Simular 251

276 Figura A 10 7 Simulador de trafego Móvel da Simular 252

277 Figura A 10 8 Simulador de trafego Móvel da Simular 253

278 Figura A 11 1 Etapas do primeiro trecho experimental 254

279 Figura A 11 2 Etapas do primeiro trecho experimental 255

280 Figura A 12 1 Etapas do segundo trecho experimental 256

281 Figura A 12 2 Etapas do segundo trecho experimental 257

282 Figura A 12 3 Etapas do segundo trecho experimental 258

283 Figura A 12 4 Etapas do segundo trecho experimental 259

284 Figura A 12 5 Etapas do segundo trecho experimental 260

285 Figura A 13 1 Etapas do terceiro trecho experimental 261

286 Figura A 14 1 Etapas do quarto trecho experimental 262

287 Figura A 14 2 Etapas do quarto trecho experimental 263

288 Figura A 14 3 Etapas do quarto trecho experimental 264

289 Figura A 14 4 Etapas do quarto trecho experimental 265

290 Figura A 14 5 Etapas do quarto trecho experimental 266

291 Figura A 14 6 Etapas do quarto trecho experimental 267